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用于處理壓縮點火發(fā)動機廢氣的氧化催化劑

閱讀：661發(fā)布：2020-05-18

專利匯可以提供用于處理壓縮點火發(fā)動機廢氣的氧化催化劑專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且一種用于 壓縮點火 發(fā)動機 的排氣系統(tǒng)，其包括 氧 化催化劑，用于處理來自于 壓縮點火發(fā)動機 的廢氣中的一氧化 碳 (CO)和 烴 (HC)，其中該氧化催化劑包含：選自鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分及其組合的鉑族金屬(PGM)組分； 堿 土金屬組分；包含摻入了雜 原子 組分的改性氧化 鋁 的載體材料；和基底，其中該鉑族金屬(PGM)組分、該堿土金屬組分和該載體材料位于該基底上。，下面是用于處理壓縮點火發(fā)動機廢氣的氧化催化劑專利的具體信息內(nèi)容。

1.用于壓縮點火發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，其包括氧化催化劑，該氧化催化劑用于處理來自于該壓縮點火發(fā)動機的廢氣中的一氧化碳(CO)和烴(HC)，其中該氧化催化劑包含：
選自鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分及其組合的鉑族金屬(PGM)組分；
堿土金屬組分；
包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料；和
基底；和
其中該鉑族金屬(PGM)組分、該堿土金屬組分和該載體材料位于該基底上，并且任選-3
地該堿土金屬組分的總量是10-500g ft 。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中該摻入了雜原子組分的改性氧化鋁是雜原子組分、堿土金屬鋁酸鹽或者其混合物摻雜的氧化鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的排氣系統(tǒng)，其中該雜原子組分包括硅、鎂、鋇、鑭、鈰、鈦、鋯或者其兩種或更多種的組合。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中該摻入了雜原子組分的改性氧化鋁是二氧化硅摻雜的氧化鋁，和任選地該氧化鋁用二氧化硅以0.5-45重量％的量摻雜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中該摻入了雜原子組分的改性氧化鋁是堿土金屬鋁酸鹽，和任選地其中該堿土金屬鋁酸鹽是鋁酸鎂。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中該堿土金屬組分包括鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)或者其兩種或更多種的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的排氣系統(tǒng)，其中該堿土金屬組分包括鍶(Sr)或者鋇(Ba)，優(yōu)選鋇(Ba)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中該堿土金屬組分負載于該載體材料上。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中至少一種鉑族金屬(PGM)組分負載于該載體材料上。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中該氧化催化劑包括位于該基底上的單層，其中該單層包含選自鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分及其組合的該鉑族金屬(PGM)組分；該堿土金屬組分；和該載體材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中該氧化催化劑包括兩層，其中第一層位于該基底上，和第二層位于第一層上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的排氣系統(tǒng)，其中第一層包含由鉑(Pt)組分和鈀(Pd)組分的組合組成的鉑族金屬(PGM)組分，第二層包含由鈀(Pd)組分和鉑(Pt)組分的組合組成的鉑族金屬(PGM)組分，其中第一層中鉑(Pt)組分與鈀(Pd)組分的質(zhì)量比與第二層中鉑(Pt)組分與鈀(Pd)組分的質(zhì)量比不同。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的排氣系統(tǒng)，其中第一層包含選自以下的鉑族金屬(PGM)組分：Pd組分，和鈀(Pd)組分與鉑(Pt)組分的組合，其中第二層包含由Pt組分組成的鉑族金屬(PGM)組分。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的排氣系統(tǒng)，其中第一層包含選自以下的鉑族金屬(PGM)組分：鉑(Pt)組分，和鈀(Pd)組分與鉑(Pt)組分的組合，其中第二層包含由鈀(Pd)組分組成的鉑族(PGM)組分。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的排氣系統(tǒng)，其中第一層包含選自鉑(Pt)組分和鈀(Pd)組分的鉑族(PGM)組分，第二層包含由鈀(Pd)組分和鉑(Pt)組分的組合組成的鉑族金屬(PGM)組分。
16.根據(jù)權(quán)利要求11-15中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中第一層和/或第二層各自包含堿土金屬組分。
17.根據(jù)權(quán)利要求11-16中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中第一層包含該包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求11-17中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中第一層包含第二載體材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求11-18中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中第二層包含第二載體材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求11-19中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中第二層包含該包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中該氧化催化劑包含在該基底上并排布置的第一區(qū)和第二區(qū)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的排氣系統(tǒng)，其中第一區(qū)包含由鉑(Pt)組分和鈀(Pd)組分的組合組成的鉑族金屬(PGM)組分，第二區(qū)包含由鈀(Pd)組分和鉑(Pt)組分的組合組成的鉑族金屬(PGM)組分，其中第一區(qū)中鉑(Pt)組分與鈀(Pd)組分的質(zhì)量比與第二區(qū)中鉑(Pt)組分與鈀(Pd)組分的質(zhì)量比不同。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的排氣系統(tǒng)，其中第一區(qū)包含選自以下的鉑族金屬(PGM)組分：Pd組分，和鈀(Pd)組分與鉑(Pt)組分的組合，其中第二區(qū)包含由Pt組分組成的鉑族金屬(PGM)組分。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的排氣系統(tǒng)，其中第一區(qū)包含選自以下的鉑族金屬(PGM)組分：鉑(Pt)組分，和鈀(Pd)組分與鉑(Pt)組分的組合，其中第二區(qū)包含由鈀(Pd)組分組成的鉑族(PGM)組分。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的排氣系統(tǒng)，其中第一區(qū)包含選自鉑(Pt)組分和鈀(Pd)組分的鉑族(PGM)組分，第二區(qū)包含由鈀(Pd)組分和鉑(Pt)組分的組合組成的鉑族金屬(PGM)組分。
26.根據(jù)權(quán)利要求21-25中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中第一區(qū)和/或第二區(qū)各自包含堿土金屬組分。
27.根據(jù)權(quán)利要求21-26中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中第一區(qū)包含該包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料。
28.根據(jù)權(quán)利要求21-27中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中第一區(qū)包含第二載體材料。
29.根據(jù)權(quán)利要求21-28中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中第二區(qū)包含第二載體材料。
30.根據(jù)權(quán)利要求21-29中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中第二區(qū)包含該包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料。
31.根據(jù)權(quán)利要求21-30中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中第一區(qū)在第二區(qū)的上游。
32.根據(jù)權(quán)利要求21-30中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中第二區(qū)在第一區(qū)的上游。
33.車輛，其包括壓縮點火發(fā)動機和根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的排氣系統(tǒng)。
34.氧化催化劑的用途，其用于氧化壓縮點火發(fā)動機廢氣中的一氧化碳(CO)和烴(HC)，其中該氧化催化劑包含：
選自鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分及其組合的鉑族金屬(PGM)組分；
堿土金屬組分；
包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料；和
基底；和
其中該鉑族金屬(PGM)組分、該堿土金屬組分和該載體材料位于該基底上，和任選地-3
該堿土金屬組分的總量是10-500g ft ，和進一步任選地其中該氧化催化劑如權(quán)利要求
2-32中任一項所定義。
35.處理壓縮點火發(fā)動機廢氣中的一氧化碳(CO)和烴(HC)的方法，該方法包括將該廢氣與氧化催化劑接觸，其中該氧化催化劑包含：
選自鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分及其組合的鉑族金屬(PGM)組分；
堿土金屬組分；
包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料；和
基底；和
其中該鉑族金屬(PGM)組分、該堿土金屬組分和該載體材料位于該基底上，和任選地-3
該堿土金屬組分的總量是10-500g ft ，和進一步任選地其中該氧化催化劑如權(quán)利要求
2-32中任一項所定義。
36.制備權(quán)利要求1-32中任一項所定義的氧化催化劑的方法，該方法包括將鉑族金屬(PGM)組分、堿土金屬組分和載體材料置于基底上，其中該鉑族金屬(PGM)組分選自鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分及其組合，和該載體材料包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁。

說明書全文

用于處理壓縮點火發(fā)動機廢氣的氧化催化劑

發(fā)明領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明涉及用于壓縮點火發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，其包括氧化催化劑，特別是柴油氧化催化劑，和涉及包括該排氣系統(tǒng)的車輛。本發(fā)明還涉及制備該氧化催化劑的方法，該氧化催化劑本身和它的用途。本發(fā)明進一步涉及處理壓縮點火發(fā)動機廢氣的方法。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 通常，存在著四類被全球政府間組織立法控制的污染物：一氧化碳(CO)、未燃燒的烴(HC)、氮的氧化物(NOx)和顆粒物質(zhì)(PM)。隨著對于來自車輛發(fā)動機廢氣的可允許排放污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)變得日益收緊，需要提供改進的催化劑，其能夠滿足這些標(biāo)準(zhǔn)，并且成本有效。
[0004] 對于壓縮點火發(fā)動機例如柴油發(fā)動機來說，氧化催化劑(稱作柴油氧化催化劑(DOC))典型地被用于處理這種發(fā)動機產(chǎn)生的廢氣。柴油氧化催化劑通常催化(1)一氧化碳(CO)到二氧化碳(CO2)的氧化，(2)HC到二氧化碳(CO2)和水(H2O)的氧化。用于壓縮點火發(fā)動機例如柴油發(fā)動機，特別是輕型柴油車輛的廢氣溫度相對低(例如約400℃)，和因此一個挑戰(zhàn)是開發(fā)具有低的“點火”溫度的耐久的催化劑配方。
[0005] 氧化催化劑例如DOC的活性經(jīng)常在它的“點火”溫度方面來度量的，其是該催化劑開始進行具體的催化反應(yīng)或者進行該反應(yīng)到某個水平的溫度。通常，“點火”溫度在反應(yīng)物的具體轉(zhuǎn)化率水平方面給出，例如一氧化碳的轉(zhuǎn)化率。因此，T50溫度經(jīng)常稱作“點火”溫度，因為它代表了催化劑以50％的效率催化反應(yīng)物轉(zhuǎn)化時的最低溫度。
[0006] EP2000639描述了一種增加內(nèi)燃機，特別是柴油發(fā)動機的廢氣溫度的方法。EP2000639關(guān)注增加廢氣溫度，因為它會幫助再生位于所述催化劑下游的顆粒過濾器。
EP2000639中所述的方法包括將烴(HC)以1,000-40,000ppm體積的量，按轉(zhuǎn)化成甲烷計，引入到催化劑上游的廢氣。該催化劑如下來獲得：將由(a)鉑、(b)選自鎂、堿土金屬和堿金屬的至少一種金屬的氧化物和(c)選自鈀和銠的至少一個成員組成的催化活性組分(A)，負載到難熔無機氧化物粉末(B)上，和將該無機氧化物負載到難熔三維結(jié)構(gòu)體上。

發(fā)明內(nèi)容

[0007] 用于氧化壓縮點火發(fā)動機排放的廢氣中的一氧化碳(CO)、烴(HC)和有時候還有氮的氧化物(NOx)的催化劑通常包含至少一種鉑族金屬，例如鉑或鈀。鉑在催化壓縮點火發(fā)動機廢氣中的CO和HC的氧化方面的活性大于鈀，并且通常避免在這種催化劑中包含鈀，這是因為它易于硫中毒。但是，超低硫燃料的使用，鈀相對于鉑的成本和催化劑耐久性的改進(其可以通過包含鈀來獲得)已經(jīng)使得含鈀的催化劑配方，特別是包含鈀和鉑二者的配方變得有利。
[0008] 即使通常鈀的成本在歷史上低于鉑，但是鈀和鉑都是昂貴的金屬。令人期望的是這樣的氧化催化劑，其表現(xiàn)出改進的催化活性，而不增加鉑和鈀的總量，或者表現(xiàn)出與現(xiàn)有的氧化催化劑類似的催化活性，具有較低量的鉑和鈀。
[0009] 在第一方面，本發(fā)明提供一種用于壓縮點火發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，其包括氧化催化劑，典型地用于處理來自于壓縮點火發(fā)動機廢氣中的一氧化碳(CO)和烴(HC)，其中該氧化催化劑包含：選自鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分及其組合的鉑族金屬(PGM)組分；堿土金屬組分；包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料；和基底，其中該鉑族金屬(PGM)組分、堿土金屬組分和載體材料位于該基底上。
[0010] 本發(fā)明人已經(jīng)驚奇地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在包含鉑和鈀的至少一種的催化劑配方中包含：(i)堿土金屬組分和(ii)氧化鋁載體材料(其已經(jīng)改性來包含雜原子組分)的組合時，可以獲得具有有利的活性的氧化催化劑。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種催化劑具有優(yōu)異的低溫CO氧化活性。該催化劑在轉(zhuǎn)化壓縮點火發(fā)動機所產(chǎn)生的廢氣中相對高水平的CO方面特別有效，特別是在低于250℃的溫度更是如此。該催化劑還可以表現(xiàn)出在低溫對于HC，特別是不飽和HC例如烯烴良好的氧化活性。該催化劑相對低溫氧化活性使得它特別適用于與排氣系統(tǒng)的其他排放控制裝置相組合。具體地，該氧化催化劑能夠?qū)⒁谎趸?NO)氧化成二氧化氮(NO2)，其在該氧化催化劑處于選擇性催化還原(SCR)催化劑或者選擇性催化還原過濾器(SCRF)催化劑上游時會是有利的。
[0011] 新制備的氧化催化劑的初始氧化活性經(jīng)常會劣化，直到該催化劑達到老化狀態(tài)。氧化催化劑反復(fù)暴露于熱廢氣可以引起該催化劑的鉑族金屬(PGM)組分的燒結(jié)和/或合金化，直到它達到老化狀態(tài)?；钚缘倪@種劣化會是有問題的，特別是當(dāng)該氧化催化劑與在排氣系統(tǒng)中的一種或多種其他排放控制裝置配對時更是如此。本發(fā)明的氧化催化劑可以具有將一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO2)的穩(wěn)定的活性(即該催化劑對于NO的“新鮮的”氧化活性與該催化劑的“老化的”氧化活性相同或類似)。這對于排氣系統(tǒng)特別有利，甚至當(dāng)NO氧化的量會是相對低時也是如此，該排氣系統(tǒng)中該氧化催化劑與選擇性催化還原(SCR)催化劑或選擇性催化還原過濾器(SCRF)催化劑相組合，因為具有穩(wěn)定的NO:NO2之比的廢氣可以送入該SCR或SCRF催化劑。
[0012] 本發(fā)明的第二方面涉及一種車輛，其包括壓縮點火發(fā)動機和用于該壓縮點火發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，其中該排氣系統(tǒng)包括氧化催化劑，和其中該氧化催化劑包含：選自鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分及其組合的鉑族金屬(PGM)組分；堿土金屬組分；包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料；和基底，其中該鉑族金屬(PGM)組分、堿土金屬組分和載體材料位于該基底上。
[0013] 在第三方面，本發(fā)明涉及一種氧化催化劑和它用于處理壓縮點火發(fā)動機，例如柴油發(fā)動機的廢氣的用途。該氧化催化劑包含：選自鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分及其組合的鉑族金屬(PGM)組分；堿土金屬組分；包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料；和基底，其中該鉑族金屬(PGM)組分、堿土金屬組分和載體材料位于該基底上。本發(fā)明通常涉及該氧化催化劑氧化壓縮點火發(fā)動機廢氣中的一氧化碳(CO)的用途。具體地，本發(fā)明涉及該氧化催化劑氧化壓縮點火發(fā)動機廢氣中一氧化碳(CO)、烴(HC)和任選的氮氧化物(NOx)例如一氧化氮(NO)的用途。
[0014] 在第四方面，本發(fā)明提供一種處理壓縮點火發(fā)動機廢氣的方法，該方法包括將廢氣與氧化催化劑接觸，其中該氧化催化劑包含：選自鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分及其組合的鉑族金屬(PGM)組分；堿土金屬組分；包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料；和基底，其中該鉑族金屬(PGM)組分、堿土金屬組分和載體材料位于該基底上。該方法通常是一種處理壓縮點火發(fā)動機廢氣中的一氧化碳(CO)的方法，優(yōu)選處理一氧化碳(CO)、烴(HC)和任選的氮氧化物(NOx)例如一氧化氮(NO)的方法。
[0015] 本發(fā)明的第五方面涉及一種制備氧化催化劑的方法，該方法包括將鉑族金屬(PGM)組分、堿土金屬組分和載體材料置于基底上，其中該鉑族金屬(PGM)組分選自鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分及其組合，和該載體材料包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁。附圖說明
[0016] 圖1是一個柱狀圖，顯示了對于包含不同量的鉑和鈀的催化劑配方，在50％轉(zhuǎn)化率所測量的一氧化碳“點火”溫度(℃)(CO T50)。x軸顯示了鉑相對于配方中鉑族金屬總含量的重量百分比。在x軸上的每個點，第一柱形(從左邊開始)表示含有常規(guī)氧化鋁和沒有鋇的樣品，第二柱形表示含有氧化鋁和鋇的樣品，第三柱形表示含有改性氧化鋁和沒有鋇的樣品，和第四柱形表示含有改性氧化鋁和鋇的樣品。

具體實施方式

[0017] 本發(fā)明涉及一種包含堿土金屬組分的氧化催化劑。已經(jīng)驚奇地發(fā)現(xiàn)，對于包含堿土金屬組分和摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的催化劑配方，可以獲得具有有利的氧化活性，特別是低CO T50的催化劑。
[0018] 典型地，該堿土金屬組分包含鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)或者其兩種或更多種的組合。優(yōu)選該堿土金屬組分包含鈣(Ca)、鍶(Sr)或者鋇(Ba)，更優(yōu)選鍶(Sr)或者鋇(Ba)，和最優(yōu)選該堿土金屬組分包含鋇(Ba)。
[0019] 通常，該堿土金屬組分包含選自(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)和鋇(Ba)的單個堿土金屬。優(yōu)選該堿土金屬組分包含選自鈣(Ca)、鍶(Sr)和鋇(Ba)的單個堿土金屬，更優(yōu)選鍶(Sr)和鋇(Ba)，和最優(yōu)選該堿土金屬組分包含是鋇(Ba)的單個堿土金屬。
[0020] 典型地，該堿土金屬組分的量是0.07-3.75mol ft-3，特別是0.1-3.0mol ft-3，-3 -3 -3更特別是0.2-2.5mol ft (例如0.25-1.0mol ft )，例如0.3-2.25mol ft ，特別是-3 -3 -3
0.0.35-1.85mol ft ，優(yōu)選0.4-1.5mol ft ，甚至更優(yōu)選0.5-1.25mol ft 。不希望受限于理論，據(jù)信所存在的堿土金屬原子的數(shù)目構(gòu)成了該催化劑有利的活性，并且一旦堿土金屬原子的數(shù)目達到某個量，則這種活性會“平穩(wěn)”。過多的堿土金屬組分會影響催化劑的HC和NO氧化性能。如果存在不足的堿土金屬原子數(shù)目，則無法獲得有利的活性。
[0021] 通常，該堿土金屬組分的總量是10-500g ft-3(例如60-400g ft-3或者10-450g -3 -3 -3 -3ft )，特別是20-400g ft ，更特別是35-350g ft ，例如50-300g ft ，特別是75-250g -3
ft 。
[0022] 該氧化催化劑通常包含以下量的堿土金屬組分：0.1-20重量％，優(yōu)選0.5-17.5重量％，更優(yōu)選1-15重量％，和甚至更優(yōu)選1.5-12.5重量％。該堿土金屬組分的量可以是1.0-8.0重量％，例如1.5-7.5重量％，特別是2.0-7.0重量％(例如2.5-6.5重量％，或者
2.0-5.0重量％)。該堿土金屬組分的量可以是5.0-17.5重量％，例如7.5-15重量％，特別是8.0-14重量％(例如8.5-12.5重量％，或者9.0-13.5重量％)。
[0023] 典型地，該堿土金屬組分的總質(zhì)量與鉑族金屬(PGM)組分的總質(zhì)量之比是0.25:1-20:1(例如0.3:1-20:1)。優(yōu)選該堿土金屬組分的總質(zhì)量與鉑族金屬(PGM)組分的總質(zhì)量之比是0.5:1-17:1，更優(yōu)選1:1-15:1，特別是1.5:1-10:1，仍然更優(yōu)選2:1-7.5:1，和甚至更優(yōu)選2.5:1-5:1。當(dāng)鉑(Pt)組分存在時，則優(yōu)選該堿土組分的總質(zhì)量大于鉑(Pt)組分總質(zhì)量。
[0024] 該載體材料典型地包含或者基本上組成為，摻入了雜原子組分的改性氧化鋁。與氧化鋁本身和通常還與氧化鋁與雜原子組分的混合物相比，摻入該氧化鋁中的雜原子組分通常改變了材料的化學(xué)特性、物理結(jié)構(gòu)和/或物理性能。據(jù)信雜原子組分的存在改變了氧化鋁與堿土組分的相互作用。該改性氧化鋁典型地以γ形式存在或者來源于其的氧化鋁(即γ-氧化鋁)。
[0025] 典型地，該雜原子組分包含選自以下的元素：鑭系元素和周期表第1-14族的任一族(此處使用IUPAC命名法，用于對周期表的族編號，以使得第1族包括堿金屬，第4族包括Ti、Zr等，和第14族包括C、Si等)。優(yōu)選該雜原子組分包含選自周期表第2族(例如Mg、Ca、Sr或Ba)、第4族(例如Ti或Zr)、第14族(例如Si)和鑭系元素(例如La或Ce)的元素，例如選自周期表第4族(例如Ti或Zr)、第14族(例如Si)和鑭系元素(例如La或Ce)的元素。該雜原子組分可以是元素、離子或者化合物，但是它不是氧化鋁，并且優(yōu)選2- 3+
它不是氧化鋁的組成元素或者離子(例如氧、O 、鋁或Al )。
[0026] 該摻入了雜原子組分的改性氧化鋁通常包含或者基本上組成為，用雜原子組分、堿土金屬鋁酸鹽或者其混合物摻雜的氧化鋁。優(yōu)選該摻入了雜原子組分的改性氧化鋁包含或者基本上組成為，用雜原子組分或者堿土金屬鋁酸鹽摻雜的氧化鋁。
[0027] 當(dāng)該摻入了雜原子組分的改性氧化鋁是用雜原子組分摻雜的氧化鋁時，則典型地該雜原子組分包含硅、鎂、鋇、鑭、鈰、鈦或鋯或者其兩種或更多種的組合。該雜原子組分可以包含或者基本上組成為，硅的氧化物、鎂的氧化物、鋇的氧化物、鑭的氧化物、鈰的氧化物、鈦的氧化物或者鋯的氧化物。優(yōu)選該雜原子組分包含或者基本上組成為，硅、鎂、鋇或鈰或者其氧化物，特別是硅或鈰或者其氧化物。更優(yōu)選該雜原子組分包含或者基本上組成為，硅、鎂或鋇或者其氧化物；特別是硅或鎂或者其氧化物；特別是硅或者其氧化物。
[0028] 用雜原子組分摻雜的氧化鋁的例子包括用二氧化硅摻雜的氧化鋁、用氧化鎂摻雜的氧化鋁、用鋇或氧化鋇摻雜的氧化鋁、用氧化鑭摻雜的氧化鋁或者用二氧化鈰摻雜的氧化鋁，特別是用二氧化硅摻雜的氧化鋁、用氧化鑭摻雜的氧化鋁或者用二氧化鈰摻雜的氧化鋁。優(yōu)選用雜原子組分摻雜的氧化鋁是用二氧化硅摻雜的氧化鋁、用鋇或氧化鋇摻雜的氧化鋁或者用氧化鎂摻雜的氧化鋁。更優(yōu)選用雜原子組分摻雜的氧化鋁是用二氧化硅摻雜的氧化鋁或者用氧化鎂摻雜的氧化鋁。甚至更優(yōu)選用雜原子組分摻雜的氧化鋁是用二氧化硅摻雜的氧化鋁。用雜原子組分摻雜的氧化鋁可以使用本領(lǐng)域已知的方法，或者例如通過US5,045,519所述方法來制備。
[0029] 典型地，用雜原子組分摻雜的氧化鋁包含0.5-45重量％的雜原子組分，優(yōu)選1-40重量％的雜原子組分，更優(yōu)選1.5-30重量％的雜原子組分，特別是2.5-25重量％的雜原子組分。
[0030] 當(dāng)用雜原子組分摻雜的氧化鋁包含或者基本上組成為用二氧化硅摻雜的氧化鋁時，則該氧化鋁用二氧化硅以0.5-45重量％，優(yōu)選1-40重量％，更優(yōu)選1.5-30重量％(例如1.5-10重量％)，特別是2.5-25重量％，更特別是3.5-20重量％(例如5-20重量％)，甚至更優(yōu)選4.5-15重量％的量摻雜。
[0031] 當(dāng)用雜原子組分摻雜的氧化鋁包含或者基本上組成為用氧化鎂摻雜的氧化鋁時，則該氧化鋁用鎂以上述量或者5-30重量％，優(yōu)選10-25重量％的量摻雜。
[0032] 如果該雜原子組分包含或者基本上組成為堿土金屬，則通常該氧化催化劑包含堿土金屬組分，其是與該摻入了雜原子組分的改性氧化鋁分開的或者不是其的一部分。因此，該氧化催化劑包含除了該改性氧化鋁中可以存在的任何堿土金屬之外的堿土金屬組分。
[0033] 通常，當(dāng)該雜原子組分包含或者基本上組成為堿土金屬時，則優(yōu)選該堿土金屬組分不同于雜原子組分。優(yōu)選該雜原子組分和堿土金屬組分包含不同的堿土金屬。
[0034] 如果該改性氧化鋁的雜原子組分包含堿土金屬，例如當(dāng)它是用雜原子組分摻雜的氧化鋁中的摻雜劑或者當(dāng)它是該堿土金屬鋁酸鹽的一部分時，則“堿土金屬組分”的量不包括作為改性氧化鋁的一部分而存在的任何堿土金屬的量。類似地，雜原子組分的量不包括所存在的堿土金屬組分的量。在該氧化催化劑制造過程中可以控制各組分的量。
[0035] 術(shù)語“堿土金屬鋁酸鹽”通常指的是式MAl2O4的化合物，其中“M”表示堿土金屬例如Mg、Ca、Sr或Ba。這種化合物通常包含尖晶石結(jié)構(gòu)。這些化合物可以使用本領(lǐng)域公知的常規(guī)方法，或者例如使用EP0945165、US6,217,837或US6,517,795所述的方法來制備。
[0036] 典型地，該堿土金屬鋁酸鹽是鋁酸鎂(MgAl2O4)、鋁酸鈣(CaAl2O4)、鋁酸鍶(SrAl2O4)或鋁酸鋇(BaAl2O4)或者其兩種或更多種的混合物。優(yōu)選該堿土金屬鋁酸鹽是鋁酸鎂(MgAl2O4)。
[0037] 通常，當(dāng)該載體材料包含堿土金屬鋁酸鹽時，則該堿土金屬鋁酸鹽的堿土金屬(“M”)不同于堿土金屬組分。優(yōu)選該堿土金屬鋁酸鹽和該堿土金屬組分包含不同的堿土金屬。
[0038] 本發(fā)明的氧化催化劑通常包含載體材料的總量是0.1-5g in-3，優(yōu)選0.2-4g -3 -3in (例如0.5-3.5g in )。除了包含改性氧化鋁的載體材料之外，當(dāng)該氧化催化劑包含第二載體材料時，則該總量指的是第二載體材料和該包含改性氧化鋁的載體材料二者的量。
[0039] 當(dāng)該氧化催化劑用作柴油氧化催化劑時，則通常載體材料的總量是1-2.5g in-3。-3
當(dāng)該氧化催化劑用作催化型煙灰過濾器時，則載體材料的總量通常是0.2-4g in 。
[0040] 當(dāng)該氧化催化劑包含第二載體材料時，則典型地該包含改性氧化鋁的載體材料的-3 -3量是0.1-3.0g in ，優(yōu)選0.2-2.5g in ，仍然更優(yōu)選0.3-2.0，和甚至更優(yōu)選0.5-1.75g -3
in 。
[0041] 通常，該堿土金屬組分的總質(zhì)量與該包含改性氧化鋁的載體材料的總質(zhì)量之比是1:200-1:5，優(yōu)選1:150-1:10，甚至更優(yōu)選1:100-1:20。
[0042] 典型地，該載體材料，特別是用雜原子組分摻雜的氧化鋁處于顆粒形式。該載體材料的d90粒度可以≤20μm(通過常規(guī)的激光衍射技術(shù)來測定)。選擇該載體材料的粒度分布來幫助附著到基底。該顆粒通常通過研磨獲得。
[0043] 通常，該載體材料的比表面積是50-500m2g-1(通過BET，根據(jù)DIN66131或者2 -1
在550℃活化3小時后測量)。優(yōu)選該載體材料的比表面積是50-300mg ，更優(yōu)選
2 -1
100-250mg 。
[0044] 該氧化催化劑任選地進一步包含第二載體材料。典型地，該堿土金屬組分位于或者負載于該包含改性氧化鋁的載體材料和/或第二載體材料上。當(dāng)該氧化催化劑包含多個層時，則第二載體材料和包含改性氧化鋁的載體材料優(yōu)選處于不同的層中。
[0045] 通常，該堿土金屬組分位于或者負載于至少一種載體材料上，其包含或者基本上組成為摻入了雜原子組分的改性氧化鋁。典型地，本發(fā)明的催化劑包含單個載體材料，該載體材料包含或者基本上組成為摻入了雜原子組分的改性氧化鋁。
[0046] 如果存在第二載體材料，特別是當(dāng)?shù)诙d體材料處于與第一載體材料相同的層中時，則優(yōu)選該堿土金屬組分基本上位于或者負載于該包含改性氧化鋁的載體材料上(術(shù)語“基本上”在本文上下文中指的是至少90％，優(yōu)選至少99％，更優(yōu)選至少99質(zhì)量％的所存在的堿土組分(典型地處于所述層或者其他中)位于該包含改性氧化鋁的載體材料上)。進一步優(yōu)選該堿土金屬組分僅位于或者負載于該包含改性氧化鋁的載體材料上。對于處于相同層中的載體材料的某些組合來說，難以控制堿土金屬組分的精確位置，這歸因于它的溶解度，并且該堿土金屬組分可以位于或者負載于全部的載體材料上。
[0047] 該氧化催化劑還包含選自鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分及其組合的鉑族金屬(PGM)組分。本發(fā)明的氧化催化劑可以包含單個鉑族金屬(PGM)組分，其是鉑(Pt)組分或鈀(Pd)組分。
[0048] 通常，優(yōu)選該氧化催化劑包含鉑(Pt)組分和鈀(Pd)組分(即鉑族金屬(PGM)組分是鉑(Pt)組分和鈀(Pd)組分)。鉑(Pt)組分的總質(zhì)量與鈀(Pd)組分的總質(zhì)量之比典型地是3:1-1:3，優(yōu)選2:1-1:2，和更優(yōu)選1.5:1-1:1.5，特別是當(dāng)(但不排他地)該氧化催化劑包含多個層時更是如此。
[0049] 典型地，鉑族金屬(PGM)組分的總量(例如鉑(Pt)組分和/或鈀(Pd)組分的總-3 -3 -3量)是5-500g ft 。優(yōu)選PGM組分的總量是10-400g ft ，更優(yōu)選20-300g ft ，仍然更優(yōu)-3 -3
選25-250g ft ，和甚至更優(yōu)選35-200g ft 。
[0050] 當(dāng)該氧化催化劑用作柴油氧化催化劑時，則通常鉑族金屬(PGM)組分的總量是-3 -325-200g ft ，更優(yōu)選40-160g ft 。當(dāng)該氧化催化劑用作催化型煙灰過濾器時，則鉑族金-3 -3
屬(PGM)組分的總量是5-100g ft ，更優(yōu)選10-40g ft 。
[0051] 典型地，該氧化催化劑包含總質(zhì)量為2.0-8.0g的鉑族金屬(PGM)組分。PGM組分的總用量取決于其他事情和基底的尺寸以及該氧化催化劑的目標(biāo)應(yīng)用。
[0052] 除了鉑族金屬(PGM)組分之外，本發(fā)明的氧化催化劑可以進一步包含貴金屬組分。該貴金屬組分包含選自以下的貴金屬：釕(Ru)、銠(Rh)、銥(Ir)、金(Au)、銀(Ag)及其兩種或更多種的組合。優(yōu)選該貴金屬組分包含選自金、銀及其組合的貴金屬。更優(yōu)選該貴金屬組分包含或者組成為金。當(dāng)該催化劑包含金(Au)時，則鉑族金屬(PGM)組分，優(yōu)選鈀(Pd)組分，作為與金(Au)的合金(例如鈀-金合金)而存在。包含金(Au)的催化劑可以使用本申請人的WO2012/120292所述的方法來制備。
[0053] 本發(fā)明的氧化催化劑任選地進一步包含烴吸附劑。該烴吸附劑可以選自沸石、活性炭、多孔石墨及其兩種或更多種的組合。優(yōu)選該烴吸附劑是沸石。更優(yōu)選該沸石是中孔沸石(例如最大環(huán)尺寸是八個四面體原子的沸石)或者大孔沸石(例如最大環(huán)尺寸是十個四面體原子的沸石)。合適的沸石或者沸石類型的例子包括八面沸石、斜發(fā)沸石、絲光沸石、硅質(zhì)巖、鎂堿沸石、X沸石、Y沸石、超穩(wěn)定Y沸石、AEI沸石、ZSM-5沸石、ZSM-12沸石、ZSM-20沸石、ZSM-34沸石、CHA沸石、SSZ-3沸石、SAPO-5沸石、菱鉀鋁礦、β沸石或者銅CHA沸石。該沸石優(yōu)選是ZSM-5、β沸石或Y沸石。
[0054] 典型地，該沸石的二氧化硅-氧化鋁摩爾比是至少25:1，優(yōu)選至少25:1，并且有用的范圍是25:1-1000:1，50:1-500:1以及25:1-100:1，25:1-300:1，100:1-250:1。具有高的二氧化硅-氧化鋁摩爾比的沸石表現(xiàn)出改進的水熱穩(wěn)定性。
[0055] 當(dāng)該催化劑包含烴吸附劑時，則典型地該烴吸附劑的總量是0.05-3.00g in-3，特-3 -3別是0.10-2.00g in ，更特別是0.2-0.8g in 。
[0056] 本發(fā)明的催化劑任選地進一步包含儲氧材料。這種材料是本領(lǐng)域公知的。該儲氧材料可以選自二氧化鈰(CeO2)和二氧化鈰-氧化鋯(CeO2-ZrO2)，例如二氧化鈰-氧化鋯固溶體。
[0057] 典型地，至少一種鉑族金屬(PGM)組分負載于該包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料上。因此，鉑(Pt)組分或鈀(Pd)組分或者鉑(Pt)組分和鈀(Pd)組分二者負載于該載體材料上。
[0058] 通常，該堿土金屬組分和至少一種鉑族金屬(PGM)組分負載于該包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料上。因此，本發(fā)明的氧化催化劑可以包含負載于相同的載體材料(即包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料)上的鈀(Pd)組分和/或鉑(Pt)組分和堿土金屬組分。優(yōu)選鈀(Pd)組分、鉑(Pt)組分和堿土金屬組分負載于該包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料上。
[0059] 如上所述，該氧化催化劑可以或者可以不進一步包含第二載體材料。第二載體材料可以選自氧化鋁、二氧化硅、氧化鋁-二氧化硅、氧化鋯、二氧化鈦、二氧化鈰及其兩種或更多種的混合物。第二載體材料優(yōu)選是選自氧化鋁、二氧化硅、氧化鋯、二氧化鈦及其兩種或更多種的混合物，特別是氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦及其兩種或更多種的混合物。更優(yōu)選第二載體材料包含或者組成為氧化鋁。
[0060] 當(dāng)該氧化催化劑包含第二載體材料時，則優(yōu)選至少一種鉑族金屬(PGM)組分負載于第二載體材料上。鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分或者鉑(Pt)組分和鈀(Pd)組分二者可以負載于第二載體材料上。
[0061] 對于負載于包含改性氧化鋁的載體材料上另外地或者替代地，該堿土金屬組分可以負載于第二載體材料上。但是，優(yōu)選該堿土金屬組分僅負載于該包含改性氧化鋁的載體材料上(即該堿土金屬組分不負載于第二載體材料上)。
[0062] 如果該氧化催化劑包含貴金屬組分和/或儲氧材料，則該貴金屬組分和/或儲氧材料可以負載于該包含改性氧化鋁的載體材料和/或如果存在時，負載于第二載體材料上。當(dāng)該氧化催化劑另外包含儲氧材料和第二載體材料時，則該儲氧材料和第二載體材料是不同的(例如該儲氧材料和第二載體材料都不是二氧化鈰或者二氧化鈰-氧化鋯)。
[0063] 通常，該鉑族金屬(PGM)組分、堿土金屬組分、載體材料和任何任選的貴金屬組分、儲氧材料、烴吸附劑和/或第二存儲材料都位于或者負載于基底上。
[0064] 本發(fā)明的氧化催化劑包含基底。但是，該氧化催化劑可以包含多個基底(例如2、3或者4個基底)，更優(yōu)選兩個基底(即僅兩個基底)。當(dāng)存在兩個基底時，則第一基底可以與第二基底接觸或者分開。當(dāng)?shù)谝换着c第二基底分開時，則優(yōu)選第一基底的出口端(例如在出口端處的面)和第二基底的入口端(例如在入口端處的面)之間的距離(例如兩個面之間的垂直距離)是0.5mm-50mm，優(yōu)選1mm-40mm，更優(yōu)選1.5mm-30mm(例如1.75mm-25mm)，例如2mm-20mm(例如3mm-15mm)，和仍然更優(yōu)選5mm-10mm。
[0065] 通常，優(yōu)選該氧化催化劑包含單個基底(即僅一個基底)。
[0066] 用于負載處理壓縮點火發(fā)動機廢氣的氧化催化劑的基底是本領(lǐng)域公知的。通常，該基底是陶瓷材料或者金屬材料。
[0067] 優(yōu)選該基底是由堇青石(SiO2-Al2O3-MgO)、碳化硅(SiC)、Fe-Cr-Al合金、Ni-Cr-Al合金或者不銹鋼合金制成或者包括它們。
[0068] 典型地，該基底是整料。優(yōu)選該整料是流通式整料或者過濾性整料。
[0069] 通常，本發(fā)明的氧化催化劑用作柴油氧化催化劑(DOC)或催化型煙灰過濾器(CSF)。在實踐中，用于DOC和CSF的催化劑配方是類似的。但是，通常DOC和CSF之間的一個主要差異是該催化劑配方涂覆于其上的基底和涂層中PGM組分的量。
[0070] 一種流通式整料典型地包含蜂窩整料(例如金屬或者陶瓷蜂窩整料)，其具有延伸穿過其中的多個通道，該通道兩端均開放。當(dāng)該基底是流通式整料時，則本發(fā)明的氧化催化劑典型地是柴油氧化催化劑(DOC)或者用作柴油氧化催化劑(DOC)。
[0071] 過濾性整料通常包含多個入口通道和多個出口通道，其中入口通道在上游端(即廢氣入口側(cè))開放和在下游端(即廢氣出口側(cè))堵塞或密封，出口通道在上游端堵塞或密封和在下游端開放，和其中每個入口通道與出口通道通過多孔結(jié)構(gòu)分開。當(dāng)該基底是過濾性整料時，則本發(fā)明的氧化催化劑典型地是催化型煙灰過濾器(CSF)或者用作催化型煙灰過濾器(CSF)。
[0072] 當(dāng)該整料是過濾性整料時，優(yōu)選該過濾性整料是壁流式過濾器。在壁流式過濾器時，每個入口通道與出口通道通過多孔結(jié)構(gòu)的壁交替隔開，反之亦然。優(yōu)選該入口通道和出口通道具有蜂窩布置。當(dāng)存在蜂窩布置時，優(yōu)選與入口通道垂直或側(cè)面相鄰的通道在上游端處堵塞，反之亦然(即與出口通道垂直和側(cè)面相鄰的通道在下游端處堵塞)。當(dāng)從任一端觀察時，該通道的交替堵塞和開放的端部呈現(xiàn)出棋盤外觀。
[0073] 原則上，該基底可以是任何形狀或者尺寸的。但是，通常選擇該基底的形狀和尺寸，以優(yōu)化催化劑中催化活性材料到廢氣的暴露。該基底可以例如具有管狀、纖維狀或者顆粒形式。合適的負載性基底的例子包括整料蜂窩堇青石類型的基底、整料蜂窩SiC類型的基底、分層纖維或者編織織物類型的基底、泡沫類型的基底、交叉流動類型的基底、金屬絲網(wǎng)類型的基底、金屬多孔體類型的基底和陶瓷顆粒類型的基底。
[0074] 通常，該本發(fā)明的氧化催化劑包含位于基底上的單個層或者多個層(例如2、3或者4個層)。典型地，每個層通過將活化涂層涂料施涂到基底上來形成。
[0075] 本發(fā)明的氧化催化劑可以包含或者組成為，基底和位于該基底上的單層，其中該單層包含選自鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分及其組合的鉑族金屬(PGM)組分；堿土金屬組分；和該包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料。該單層可以進一步包含貴金屬組分和/或儲氧材料和/或烴吸附劑和/或第二存儲材料。優(yōu)選該單層進一步包含烴吸附劑和任選的儲氧材料。
[0076] 當(dāng)該氧化催化劑包含或者組成為，基底和位于該基底上的單層時，則優(yōu)選該單層包含鉑(Pt)組分和鈀(Pd)組分(即鉑族金屬(PGM)組分是鉑(Pt)組分和鈀(Pd)組分)。當(dāng)該單層包含鉑(Pt)組分和鈀(Pd)組分時，則該鉑(Pt)組分與鈀(Pd)組分的相對量可以變化。
[0077] 典型地，鉑(Pt)組分與鈀(Pd)組分的質(zhì)量比≥35:65(例如≥7:13)。優(yōu)選鉑(Pt)組分與鈀(Pd)組分的質(zhì)量比≥40:60(例如≥2:3)，更優(yōu)選≥42.5:57.5(例如≥17:23)，特別是≥45:55(例如≥9:11)，例如≥47.5:52.5(例如≥19:21)，和仍然更優(yōu)選≥50:50(例如≥1:1)。鉑(Pt)組分與鈀(Pd)組分的質(zhì)量比典型地是80:20-35:65(例如4:1-7:13)。優(yōu)選鉑(Pt)組分與鈀(Pd)組分的質(zhì)量比是75:25-40:60(例如3:1-2:3)，更優(yōu)選70:30-42.5:57.5(例如7:3-17:23)，甚至更優(yōu)選67.5:32.5-45:55(例如27:13-9:11)，例如65:35-47.5:52.5(例如13:7-19:21)，和仍然更優(yōu)選60:40-50:50(例如3:2-1:1)。
[0078] 據(jù)信氧化催化劑(其中鈀(Pd)組分的質(zhì)量小于鉑(Pt)組分的質(zhì)量)具有有利的活性。因此，本發(fā)明的催化劑優(yōu)選包含以下質(zhì)量比的鉑(Pt)組分與鈀(Pd)組分：65:35-52.5:47.5(例如13:7-21:19)，更優(yōu)選60:40-55:45(例如3:2-11:9)。
[0079] 典型地，堿土金屬組分與鉑族金屬(PGM)組分的質(zhì)量比是0.25:1-20:1。優(yōu)選堿土金屬組分與鉑族金屬(PGM)組分的質(zhì)量比是0.5:1-17:1，更優(yōu)選1:1-15:1，特別是1.5:1-10:1，仍然更優(yōu)選2:1-7.5:1，和甚至更優(yōu)選2.5:1-5:1。
[0080] 該氧化催化劑優(yōu)選包含多個層，例如2、3或者4個層。
[0081] 當(dāng)存在多個層時，則該氧化催化劑可以包含多個基底，優(yōu)選兩個基底。當(dāng)存在多個基底時(例如兩個基底)，則優(yōu)選第一層位于第一基底上，第二層位于第二基底上。因此，以下任何提及第一層位于基底上時可以指的是第一層位于第一基底上。類似地，以下任何提及第二層位于第二基底上可以指的是第二層位于第二基底上。
[0082] 當(dāng)存在多個基底時，則第一基底可以處于第二基底上游。可選地，第二基底可以處于第一基底上游。
[0083] 通常，優(yōu)選該氧化催化劑包含單個基底，特別是當(dāng)該氧化催化劑包含多個層時更是如此。
[0084] 當(dāng)存在多個層時，則通常第一層位于基底上(例如第一層優(yōu)選直接位于基底上，以使得第一層與基底表面接觸)。第一層可以位于第三層或者第四層上。優(yōu)選是第一層直接位于該基底上。
[0085] 第二層可以位于該基底上(例如來形成下述的區(qū)域，其是與第一層分開的或者部分交疊的)或者第二層可以位于第一層上。
[0086] 當(dāng)?shù)诙游挥诘谝粚由蠒r，它可以完全或者部分交疊(即覆蓋)第一層。如果該催化劑包含第三層，則該第三層可以位于第二層和/或第一層上，優(yōu)選該第三層位于第一層上。如果該催化劑包含第四層，則該第四層可以位于第三層和/或第二層上。
[0087] 當(dāng)?shù)诙游挥诨咨蠒r(例如來形成區(qū)域)，則第二層可以直接位于基底上(即第二層與該基底表面接觸)或者它可以位于第三層或第四層上。
[0088] 第一層可以是一個區(qū)域(例如第一區(qū))和/或第二層可以是一個區(qū)域(例如第二區(qū))。為了避免疑義，此處所述的與“第一層”和“第二層”有關(guān)的特征，特別是“第一層”和“第二層”的組成，也分別與“第一區(qū)”和“第二區(qū)”有關(guān)。
[0089] 第一層可以是第一區(qū)和第二層可以是第二區(qū)，例如當(dāng)?shù)谝粎^(qū)和第二區(qū)并排處于同一基底上，或者第一區(qū)位于第一基底上和第二區(qū)位于第二基底上(即第一基底和第二基底是不同的)和第一基底和第二基底并排的時。優(yōu)選第一區(qū)和第二區(qū)位于同一基底上。
[0090] 第一區(qū)可以在第二區(qū)上游。當(dāng)?shù)谝粎^(qū)在第二區(qū)上游時，入口廢氣將在第二區(qū)之前接觸第一區(qū)。可選地，第二區(qū)可以在第一區(qū)上游。類似地，當(dāng)?shù)诙^(qū)在第一區(qū)上游時，入口廢氣將在第一區(qū)之前接觸第二區(qū)。
[0091] 當(dāng)?shù)谝粎^(qū)和第二區(qū)位于同一基底上時，則第一區(qū)可以與第二區(qū)相鄰，或者第一區(qū)可以與第二區(qū)分開。如果第一區(qū)與第二區(qū)相鄰，則優(yōu)選第一區(qū)與第二區(qū)接觸。當(dāng)?shù)谝粎^(qū)與第二區(qū)分開時，則典型地在第一區(qū)和第二區(qū)之間存在間隙或空間。
[0092] 典型地，第一區(qū)的長度是基底長度的10-80％(例如10-45％)，優(yōu)選是基底長度的15-75％(例如15-40％)，更優(yōu)選是基底長度的20-60％(例如25-45％)，仍然更優(yōu)選25-50％。
[0093] 第二區(qū)典型的長度是基底長度的10-80％(例如10-45％)，優(yōu)選是基底長度的15-75％(例如15-40％)，更優(yōu)選是基底長度的20-60％(例如25-45％)，仍然更優(yōu)選
25-50％。
[0094] 優(yōu)選的氧化催化劑包含兩層(例如僅兩層)，其中第一層位于基底上，和第二層位于第一層上。
[0095] 典型地，第二層與第一層完全或者部分交疊。
[0096] 第一層和第二層可以具有不同的長度，或者第一層和第二層可以具有大致相同的長度。通常，第一層的長度和第二層的長度每個是基本相同的。
[0097] 第一層典型地在基底中的通道的基本上整個長度上延伸，特別是當(dāng)該基底是整料時更是如此。
[0098] 在氧化催化劑包含多個層時，第二層可以布置在基底下游端的基本相同長度的區(qū)域中。優(yōu)選下游端處的區(qū)域比入口端更接近于該基底的出口端。制造不同長度的層化涂層的方法是本領(lǐng)域已知的(參見例如本申請人的WO99/47260)。
[0099] 當(dāng)該氧化催化劑包含多個層時，則該鉑族金屬(PGM)組分、該堿土金屬組分和該包含改性氧化鋁的載體材料可以以多種方式分布在所述層中。
[0100] 通常，第一層(或第一區(qū))包含選自鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分及其組合的鉑族金屬(PGM)組分，和第二層(或第二區(qū))包含選自鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分及其組合的鉑族金屬(PGM)組分。優(yōu)選第一層/區(qū)與第二層/區(qū)是不同的(例如在組成方面)。例如第一和第二層/區(qū)可以包含不同的鉑族金屬(PGM)組分，和/或第一和第二層/區(qū)可以包含不同總量的鉑族金屬(PGM)組分。
[0101] 在第一實施方案中，第一層(或第一區(qū))包含選自以下的PGM組分：Pd組分和Pd組分與Pt組分的組合(即二者)，和第二層(或第二區(qū))包含由Pt組分組成的PGM組分。這意味著第一層/區(qū)包含Pd組分和任選的Pt組分作為唯一的PGM組分，和第二層/區(qū)包含Pt組分作為唯一的PGM組分。優(yōu)選第一層/區(qū)包含由Pd組分和Pt組分的組合(即二者)組成的PGM組分。因此，優(yōu)選第一層/區(qū)包含Pt組分和Pd組分二者作為唯一的PGM組分，和第二層/區(qū)包含Pt組分作為唯一的PGM組分。
[0102] 典型地，在第一實施方案中，第一層(或第一區(qū))進一步包含堿土金屬組分和包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料，和/或第二層(或第二區(qū))進一步包含堿土金屬組分和包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料。優(yōu)選第一層/區(qū)進一步包含堿土金屬組分和包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料。
[0103] 當(dāng)?shù)谝粚?區(qū)包含Pd組分作為唯一的PGM組分時，則第一層/區(qū)可以包含第二載體材料。優(yōu)選第二載體材料是二氧化鈰、二氧化鈰-氧化鋯、氧化鋁或者二氧化硅-氧化鋁。第二載體材料可以是二氧化鈰。第二載體材料可以是二氧化鈰-氧化鋯。第二載體材料可以是氧化鋁。第二載體材料可以是二氧化硅-氧化鋁。更優(yōu)選第一層/區(qū)包含選自Pd組分的PGM組分，和第二載體材料，其中第二載體材料是二氧化鈰。
[0104] 在第二實施方案中，第一層(或第一區(qū))包含選自Pt組分和Pd組分和Pt組分的組合(即二者)的PGM組分，和第二層(或第二區(qū))包含由Pd組分組成的PGM組分。這意味著第一層/區(qū)包含Pt組分和任選的Pd組分作為唯一的PGM組分，和第二層/區(qū)包含Pd組分作為唯一的PGM組分。優(yōu)選第一層/區(qū)包含由Pd組分和Pt組分的組合(即二者)組成的PGM組分。因此，優(yōu)選第一層/區(qū)包含Pt組分和Pd組分二者作為唯一的PGM組分，和第二層/區(qū)包含Pd組分作為唯一的PGM組分。典型地，Pt組分在第一層/區(qū)中的量大于-3Pd組分在第一層/區(qū)中的量(該量以g ft 或者摩爾量來測量)。
[0105] 在第二實施方案中，第一層(或第一區(qū))可以進一步包含堿土金屬組分和包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料，和/或第二層(或第二區(qū))可以進一步包含堿土金屬組分和包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料。優(yōu)選第一層/區(qū)進一步包含堿土金屬組分和包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料。
[0106] 在第二實施方案中，第二層/區(qū)典型地包含第二載體材料。優(yōu)選第二載體材料是二氧化鈰、二氧化鈰-氧化鋯、氧化鋁或者二氧化硅-氧化鋁。第二載體材料可以是二氧化鈰。第二載體材料可以是二氧化鈰-氧化鋯。第二載體材料可以是氧化鋁。第二載體材料可以是二氧化硅-氧化鋁。
[0107] 在第三實施方案中，第一層(或第一區(qū))包含選自Pt組分和Pd組分的PGM組分，和第二層(或第二區(qū))包含由Pd組分和Pt組分的組合(即二者)組成的PGM組分。這意味著第一層/區(qū)包含Pt組分或者Pd組分作為唯一的PGM組分，和第二層/區(qū)包含Pt組分和Pd組分作為唯一的PGM組分。優(yōu)選第一層/區(qū)包含由Pt組分組成的PGM組分。因此，優(yōu)選第一層/區(qū)包含Pt組分作為唯一的PGM組分，和第二層/區(qū)包含Pt組分和Pd組分作為唯一的PGM組分。
[0108] 在第三實施方案中，當(dāng)?shù)谝粚?區(qū)包含Pt組分作為唯一的PGM組分時，則典型地第二層/區(qū)中的Pt組分與第二層/區(qū)中的Pd組分的質(zhì)量比≤2:1，優(yōu)選<2:1。當(dāng)?shù)谝粚?區(qū)包含Pd組分作為唯一的PGM組分時，則典型地第二層/區(qū)中的Pd組分的量小于第二層-3/區(qū)中的Pt組分的量(該量以g ft 來測量或者是摩爾量)。
[0109] 典型地，在第三實施方案中，第一層(或第一區(qū))進一步包含堿土金屬組分和包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料，和/或第二層(或第二區(qū))進一步包含堿土金屬組分和包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料。當(dāng)?shù)谝粚?區(qū)包含Pt組分作為唯一的PGM組分時，則優(yōu)選第一層/區(qū)進一步包含堿土金屬組分和包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料。當(dāng)?shù)谝粚?區(qū)包含Pd組分作為唯一的PGM組分時，則優(yōu)選第二層/區(qū)進一步包含堿土金屬組分和包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料。
[0110] 在第三實施方案中，當(dāng)?shù)谝粚?區(qū)包含Pd組分作為唯一的PGM組分時，則第一層/區(qū)可以包含第二載體材料。優(yōu)選第二載體材料是二氧化鈰、二氧化鈰-氧化鋯、氧化鋁或者二氧化硅-氧化鋁。第二載體材料可以是二氧化鈰。第二載體材料可以是二氧化鈰-氧化鋯。第二載體材料可以是氧化鋁。第二載體材料可以是二氧化硅-氧化鋁。
[0111] 在第四實施方案中，第一層(或第一區(qū))包含由Pt組分和Pd組分的組合(即二者)組成的PGM組分，和第二層(或第二區(qū))包含由Pd組分和Pt組分的組合(即二者)組成的PGM組分。這意味著第一層/區(qū)包含Pt組分和Pd組分作為唯一的PGM組分，和第二層/區(qū)包含Pt組分或者Pd組分作為唯一的PGM組分。在第四實施方案中，第一層/區(qū)和第二層/區(qū)典型地包含不同質(zhì)量比的Pt組分與Pd組分。因此，第一層/區(qū)中Pt組分與Pd組分的質(zhì)量比不同于第二/區(qū)層中Pt組分與Pd組分的質(zhì)量比。
[0112] 在第四實施方案中，當(dāng)?shù)谝粚?區(qū)中Pd組分的量小于第一層/區(qū)中Pt組分的量-3時(該量以g ft 測量或者是摩爾量)，則優(yōu)選第二層/區(qū)中Pd組分的量大于第二層/區(qū)中Pt組分的量?？蛇x地，當(dāng)?shù)谝粚?區(qū)中Pd組分的量大于第一層/區(qū)中Pt組分的量時-3
(該量以g ft 測量或者是摩爾量)，則優(yōu)選第二層/區(qū)中Pd組分的量小于第二層/區(qū)中Pt組分的量。
[0113] 通常，鉑(Pt)組分與鈀(Pd)組分的質(zhì)量比，特別是在第一或者第二實施方案的第一層/區(qū)中，第三實施方案的第二層/區(qū)中或者第四實施方案的第一層/區(qū)和/或第二層/區(qū)中，優(yōu)選第四實施方案的第二層/區(qū)中，是≥35:65(例如≥7:13)。優(yōu)選鉑(Pt)組分與鈀(Pd)組分的質(zhì)量比≥40:60(例如≥2:3)，更優(yōu)選≥42.5:57.5(例如≥17:23)，特別是≥45:55(例如≥9:11)，例如≥47.5:52.5(例如≥19:21)，和仍然更優(yōu)選≥50:50(例如≥1:1)。
[0114] 優(yōu)選鉑(Pt)組分與鈀(Pd)組分的質(zhì)量比，特別是在第一或者第二實施方案的第一層/區(qū)中，第三實施方案的第二層/區(qū)中或者第四實施方案的第一層/區(qū)和/或第二層/區(qū)中，優(yōu)選第四實施方案的第二層/區(qū)中，是80:20-35:65(例如4:1-7:13)，特別是75:25-40:60(例如3:1-2:3)，更優(yōu)選70:30-42.5:57.5(例如7:3-17:23)，甚至更優(yōu)選67.5:32.5-45:55(例如27:13-9:11)，例如65:35-47.5:52.5(例如13:7-19:21)，和仍然更優(yōu)選60:40-50:50(例如3:2-1:1)。對于第三實施方案的第二層，特別優(yōu)選鉑(Pt)組分與鈀(Pd)組分的質(zhì)量比是2:1-7:13，特別是13:7-2:3，更優(yōu)選60:40-50:50(例如3:2-1:1)。
[0115] 據(jù)信該氧化催化劑(其中鈀(Pd)組分的質(zhì)量小于鉑(Pt)組分的質(zhì)量)具有有利的活性，特別是當(dāng)鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分和堿土金屬組分都存在于同一層/區(qū)中時更是如此。因此，在第一實施方案的第一層/區(qū)中，在第二實施方案的第一層/區(qū)中，第三實施方案的第二層/區(qū)中或者第四實施方案的第一層/區(qū)和/或第二層/區(qū)中，優(yōu)選第四實施方案的第二層/區(qū)中，本發(fā)明的氧化催化劑優(yōu)選包含以下質(zhì)量比的鉑(Pt)組分與鈀(Pd)組分：65:35-52.5:47.5(例如13:7-21:19)，更優(yōu)選60:40-55:45(例如3:2-11:9)。
[0116] 在第五實施方案中，第一層(或第一區(qū))包含選自Pt組分和Pd組分的PGM組分，和第二層(或第二區(qū))包含選自Pd組分和Pt組分的PGM組分，和其中第一和第二層/區(qū)每個包含相同的PGM組分。這意味著第一層/區(qū)和第二層/區(qū)每個包含Pt組分或者Pd組分作為唯一的PGM組分。典型地，PGM組分在第一層/區(qū)中的總量不同于PGM組分在第二層/區(qū)中的總量。
[0117] 當(dāng)?shù)谝粚?區(qū)和第二層/區(qū)每個都包含Pd組分作為唯一的PGM組分時，則優(yōu)選第一層/區(qū)包含第二載體材料和/或第二層/區(qū)包含第二載體材料。優(yōu)選第二載體材料是二氧化鈰、二氧化鈰-氧化鋯、氧化鋁或者二氧化硅-氧化鋁。第二載體材料可以是二氧化鈰。第二載體材料可以是二氧化鈰-氧化鋯。第二載體材料可以是氧化鋁。第二載體材料可以是二氧化硅-氧化鋁。
[0118] 在第一到第五實施方案中，第一層/區(qū)可以包含堿土金屬組分和/或第二層/區(qū)可以包含堿土金屬組分。當(dāng)?shù)谝粚?區(qū)包含該堿土金屬組分時，第二層/區(qū)可以不包含堿土金屬組分?？蛇x地，當(dāng)?shù)诙?區(qū)包含堿土金屬組分時，第一層/區(qū)可以不包含堿土金屬組分。
[0119] 在第一到第五實施方案中，第一層/區(qū)可以包含含改性氧化鋁的載體材料，和/或第二層/區(qū)可以包含含改性氧化鋁的載體材料。典型地，優(yōu)選包含鉑(Pt)組分的層或者區(qū)也包含該包含改性氧化鋁的載體材料。
[0120] 在第一到第五實施方案中，第一層/區(qū)可以包含第二載體材料和/或第二層/區(qū)可以包含第二載體材料。第一層/區(qū)和第二層/區(qū)可以包含不同的載體材料。優(yōu)選第二載體材料和該包含改性氧化鋁的載體材料處于不同的層/區(qū)中。
[0121] 通常，該堿土金屬組分和該包含改性氧化鋁的載體材料存在于至少一個相同的層/區(qū)中。
[0122] 當(dāng)?shù)谝粚?區(qū)包含堿土金屬組分時，則典型地第一層中的該堿土金屬組分的質(zhì)量與鉑族金屬(PGM)組分的質(zhì)量之比是0.25:1-20:1，優(yōu)選0.5:1-17:1，更優(yōu)選1:1-15:1，特別是1.5:1-10:1，仍然更優(yōu)選2:1-7.5:1，和甚至更優(yōu)選2.5:1-5:1。
[0123] 當(dāng)?shù)诙?區(qū)包含堿土金屬組分時，則典型地第二層中的該堿土金屬組分的質(zhì)量與鉑族金屬(PGM)組分的質(zhì)量之比是0.25:1-20:1，優(yōu)選0.5:1-17:1，更優(yōu)選1:1-15:1，特別是1.5:1-10:1，仍然更優(yōu)選2:1-7.5:1，和甚至更優(yōu)選2.5:1-5:1。
[0124] 在第一到第五實施方案中，第一層/區(qū)可以任選地進一步包含貴金屬組分和/或儲氧材料和/或烴吸附劑。優(yōu)選第一層/區(qū)進一步包含烴吸附劑。
[0125] 在第一到第五實施方案中，第二層/區(qū)可以任選地進一步包含貴金屬組分和/或儲氧材料和/或烴吸附劑。優(yōu)選第二層/區(qū)進一步包含烴吸附劑。
[0126] 在第一實施方案的一方面中，第一層/區(qū)典型地包含Pd組分、Pt組分、堿土金屬組分和該包含改性氧化鋁的載體材料；和第二層/區(qū)包含Pt組分和任一的第二載體材料或者包含改性氧化鋁的載體材料，和任選的堿土金屬組分。當(dāng)?shù)诙?區(qū)包含第二載體材料時，則優(yōu)選第二載體材料是氧化鋁。
[0127] 在第四實施方案的一方面中，第一層/區(qū)包含Pt組分、Pd組分、堿土金屬組分和該包含改性氧化鋁的載體材料；和第二層/區(qū)包含Pt組分、Pd組分和任一的第二載體材料或者包含改性氧化鋁的載體材料，和任選的堿土金屬組分。優(yōu)選第二層/區(qū)中的Pt組分與第二層中的Pd組分的質(zhì)量比≤10:1(例如10:1-1:2)，更優(yōu)選≤15:2(例如7.5:1-1:1.5)，和仍然更優(yōu)選≤5:1(例如5:1-1.5:1)。當(dāng)?shù)诙?區(qū)包含第二載體材料時，則優(yōu)選第二載體材料是氧化鋁。
[0128] 當(dāng)?shù)谝粚邮堑谝粎^(qū)和第二層是第二區(qū)時，則(a)在第一和第三實施方案中，優(yōu)選第一層/區(qū)在第二層/區(qū)上游，(b)在第二實施方案中，優(yōu)選第二層/區(qū)在第一層/區(qū)上游，和(c)在第五實施方案中，優(yōu)選包含第二載體材料的層/區(qū)在包含該包含改性氧化鋁的載體材料的層/區(qū)的上游。
[0129] 在存在第二載體材料的實施方案中，特別是當(dāng)?shù)诙d體材料是二氧化鈰或者二氧化鈰-氧化鋯時，則可以有利地布置所述包含第二載體材料的層或者區(qū)以在其他層或者區(qū)之后接觸廢氣。因此，當(dāng)存在第二載體材料時，特別是當(dāng)?shù)诙d體材料是二氧化鈰或者二氧化鈰-氧化鋯時，優(yōu)選(a)在第一和第三實施方案中，優(yōu)選第一層/區(qū)在第二層/區(qū)下游，(b)在第二實施方案中，優(yōu)選第二層/區(qū)在第一層/區(qū)下游，和(c)在第五實施方案中，優(yōu)選包含第二載體材料的層/區(qū)在包含該包含改性氧化鋁的載體材料的層/區(qū)下游。
[0130] 通常，本發(fā)明的氧化催化劑可以或者可以不包含銠。優(yōu)選該氧化催化劑不包含釕，銠和銥。
[0131] 本發(fā)明的氧化催化劑的另一通用特征是當(dāng)存在任何鈰或者二氧化鈰時，則典型地僅該載體材料的雜原子組分包含鈰或者二氧化鈰。進一步優(yōu)選本發(fā)明的氧化催化劑不包含二氧化鈰，特別是作為載體材料或者作為儲氧材料。
[0132] 本發(fā)明的氧化催化劑的另一通用特征是當(dāng)存在堿金屬，特別是鈉或者鉀，和特別是鉀時，則優(yōu)選僅烴吸附劑包含該堿金屬，特別是當(dāng)該烴吸附劑是沸石時更是如此。進一步優(yōu)選該本發(fā)明的氧化催化劑不包含堿金屬，特別是鈉或者鉀。
[0133] 本發(fā)明的另一通用特征是本發(fā)明的氧化催化劑不包含NOx吸附劑組合物。因此，優(yōu)選本發(fā)明的氧化催化劑不是NOx吸附劑催化劑(也稱作NOx阱)或者不用作NOx吸附劑催化劑。
[0134] 典型地，該氧化催化劑用作柴油氧化催化劑(DOC)或者催化型煙灰過濾器(CSF)。
[0135] 本發(fā)明的第一方面涉及一種用于壓縮點火發(fā)動機例如柴油發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括上面定義的氧化催化劑。本發(fā)明的第三方面涉及該氧化催化劑的用途。本發(fā)明的氧化催化劑的有利的活性，特別是它的低CO“點火”溫度，使得它特別適用于與某些其他排放控制裝置相組合。
[0136] 典型地，該排氣系統(tǒng)可以進一步包括，或者該氧化催化劑用于與至少一種排放控制裝置相組合。該排放控制裝置可以選自柴油顆粒過濾器(DPF)、NOx吸附劑催化劑(NAC)、貧NOx催化劑(LNC)、選擇性催化還原(SCR)催化劑、柴油氧化催化劑(DOC)、催化型煙灰過濾器(CSF)、選擇性催化還原過濾器(SCRF)催化劑及其兩種或更多種的組合。術(shù)語柴油顆粒過濾器(DPF)、NOx吸附劑催化劑(NAC)、貧NOx催化劑(LNC)、選擇性催化還原(SCR)催化劑、柴油氧化催化劑(DOC)、催化型煙灰過濾器(CSF)和選擇性催化還原過濾器(SCRF)催化劑所表示的排放控制裝置全部是本領(lǐng)域公知的。
[0137] 以下提供與本發(fā)明的氧化催化劑一起使用或者包括在本發(fā)明的排氣系統(tǒng)中的排放控制裝置的例子。
[0138] 柴油顆粒過濾器優(yōu)選包括基底，其中該基底是上面定義的過濾性整料。該基底可以用催化劑配方涂覆。
[0139] 柴油顆粒類催化劑配方可以適于氧化(i)顆粒物質(zhì)(PM)和/或(ii)一氧化碳(CO)和烴(HC)。當(dāng)該催化劑配方適于氧化PM時，則所形成的排放控制裝置被稱作催化型煙灰過濾器(CSF)。典型地，該催化劑配方包含上面定義的烴金屬和/或鉑和/或鈀。
[0140] 該柴油顆粒過濾器的催化劑配方可以是NOx吸附劑組合物。當(dāng)該催化劑配方是NOx吸附劑組合物時，該排放控制裝置是NOx吸附劑催化劑(NAC)的一個例子。排放控制裝置(其中該催化劑配方是NOx吸附劑組合物)已經(jīng)被描述過(參見例如EP0766993)。NOx吸附劑組合物是本領(lǐng)域公知的(參見例如EP0766993和US5,473,887)。NOx吸附劑組合物經(jīng)設(shè)計來吸附貧廢氣中的NOx(λ>1)和當(dāng)廢氣中的氧濃度降低時解吸出NOx。解吸出的NOx然后可以用合適的還原劑(例如發(fā)動機燃料)還原成N2和用NOx吸附劑組合物本身或者位于NOx吸附劑組合物下游的催化劑組分例如銠促進。
[0141] 涂覆于蜂窩流通式整料基底上的現(xiàn)代NOx吸收劑催化劑典型地以分層布置來布置。但是，施用到過濾器基底上的多個層會產(chǎn)生背壓溫度。因此高度優(yōu)選用于本發(fā)明的NOx吸收劑催化劑是“單層”NOx吸收劑催化劑。特別優(yōu)選的“單層”NOx吸收劑催化劑包含銠第一組分，其負載于二氧化鈰-氧化鋯混合氧化物或者任選的穩(wěn)定的氧化鋁(例如用二氧化硅或者氧化鑭或者另一稀土元素穩(wěn)定的)上，并且與負載鉑和/或鈀的第二組分相組合。第二組分包含負載于氧化鋁基高表面積載體和顆?！按篌w積”二氧化鈰(CeO2)組分(即不是負載于顆粒載體上的可溶二氧化鈰，而是能夠同樣負載Pt和/或Pd的“大體積”二氧化鈰)上的鉑和/或鈀。該顆粒二氧化鈰包含NOx吸收劑組分，并且除了鉑和/或鈀之外，還負載堿土金屬和/或堿金屬，優(yōu)選鋇。該氧化鋁基高表面積載體可以是鋁酸鎂例如MgAl2O4。
[0142] 該優(yōu)選的“單層”NAC組合物包含銠和鉑和/或鈀載體組分的混合物。這些組分在將它們合并到混合物中之前可以分別制備，即預(yù)先形成，或者銠、鉑和鈀鹽和該載體和其他組分可以合并，并且該銠、鉑和鈀組分優(yōu)先水解來沉積到期望的載體上。
[0143] 通常，NOx吸附劑組合物包含堿金屬組分，堿土金屬組分或者稀土金屬組分或者其兩種或更多種組分的組合，其中該稀土金屬組分包含鑭或者釔。優(yōu)選該堿金屬組分包含鉀或者鈉，更優(yōu)選鉀。優(yōu)選該堿土金屬組分包含鋇或者鍶，更優(yōu)選鋇。
[0144] 該NOx吸附劑組合物可以進一步包含載體材料和/或催化金屬組分。該載體材料可以選自氧化鋁、二氧化鈰、二氧化鈦、氧化鋯及其混合物。該催化金屬組分可以包含選自鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)及其兩種或更多種組合的金屬。
[0145] 貧NOx催化劑(LNC)是本領(lǐng)域公知的。優(yōu)選的貧NOx催化劑(LNC)包含(a)負載于氧化鋁上的鉑(Pt)，或者(b)銅交換的沸石，特別是銅交換的ZSM-5。
[0146] SCR催化劑也是本領(lǐng)域公知的。當(dāng)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)包括SCR催化劑時，則該排氣系統(tǒng)可以進一步包括注射器，用于將含氮還原劑例如氨或者氨前體例如尿素或者甲酸銨(優(yōu)選尿素)注入到用于氧化一氧化碳(CO)和烴(HC)的催化劑的下游和SCR催化劑上游的廢氣中。這種注射器流體連接到這種含氮還原劑前體源上，例如其槽上，并且通過適當(dāng)編程的發(fā)動機管理手段和由監(jiān)控相關(guān)廢氣組成的傳感器所提供的閉環(huán)或者開環(huán)反饋，來調(diào)控該前體通過閥控制向廢氣流中的添加劑量。氨也可以通過加熱氨基甲酸銨(固體)來產(chǎn)生，并且所產(chǎn)生的氨可以注入廢氣中。
[0147] 對于注射器替代地或者另外地，氨可以如下來原位產(chǎn)生：例如在位于過濾器上游的NAC的富集再生過程中，或者通過將位于過濾器上游的DOC與發(fā)動機來源的富含廢氣接觸。因此，該排氣系統(tǒng)可以進一步包括發(fā)動機管理手段以用烴富集所述廢氣。
[0148] 用于本發(fā)明的SCR催化劑促進了選擇性反應(yīng)4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O(即1:1NH3:NO)；4NH3+2NO+2NO2→ 4N 2+6H2O( 即 1:1NH3:NOx；和 8NH3+6NO2→ 7N 2+12H2O( 即
4:3NH3:NOx)，其優(yōu)先于不期望的非選擇性副反應(yīng)例如2NH3+2NO2→N2O+3H2O+N2。
[0149] 該SCR催化劑可以包含選自Cu、Hf、La、Au、In、V、鑭系元素和第VIII族過渡金屬例如Fe的至少一種的金屬，該金屬負載于難熔氧化物或者分子篩上。特別優(yōu)選的金屬是Ce、Fe和Cu及其任何兩種或更多種的組合。
[0150] 難熔氧化物可以選自Al2O3、TiO2、CeO2、SiO2、ZrO2和含有其兩種或更多種的混合氧化物。該非沸石催化劑還可以包括氧化鎢，例如V2O5/WO3/TiO2、WOx/CeZrO2、WOx/ZrO2或者Fe/WOx/ZrO2。
[0151] 當(dāng)SCR催化劑或者其活化涂層包含至少一種分子篩例如鋁硅酸鹽沸石或者SAPO時，它是特別優(yōu)選的。該至少一種分子篩可以例如是小孔、中孔或者大孔分子篩。在此用“小孔分子篩”表示含有最大環(huán)尺寸為8的分子篩，例如CHA；在此用“中孔分子篩”表示含有最大環(huán)尺寸為10的分子篩，例如ZSM-5；和在此用“大孔分子篩”表示具有最大環(huán)尺寸為12的分子篩，例如β。小孔分子篩潛在有利地用于SCR催化劑中–參見例如WO2008/132452。
[0152] 可用作本發(fā)明的SCR催化劑的優(yōu)選的分子篩是合成鋁硅酸鹽沸石分子篩，其選自AEI、ZSM-5、ZSM-20、ERI(包括ZSM-34)、絲光沸石、鎂堿沸石、BEA(包括β)、Y、CHA、LEV(包括Nu-3)、MCM-22和EU-1，優(yōu)選AEI或者CHA，并且二氧化硅-氧化鋁之比是約10-約50，例如約15-約40。
[0153] 在它的最大堿性時，氨漏失催化劑(ASC)可以是用于氧化未反應(yīng)的氨的氧化催化劑，所述氨漏失過上游SCR或者SCRF催化劑。該期望的反應(yīng)(簡化)可以表示為4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O。氨是一種強烈氣味的化合物，并且潛在地刺激動物黏膜表面例如眼睛和呼吸道，并且因此應(yīng)當(dāng)盡可能地限制它向大氣的排放?？赡艿陌甭┦Т呋瘎┌ㄔ诤线m的相對高表面積氧化物載體例如涂覆在合適的基底整料上的氧化鋁上，相對低負載量
3
的鉑族金屬，優(yōu)選包括Pt例如1-15g/ft。
[0154] 但是在一種特別優(yōu)選的布置中，在低于上面的第二層(其置于第一層上)的第一層中，該鉑族金屬和該載體材料(例如包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁)位于基底(即基底整料)上。第二層是SCR催化劑，其選自任何上文提及的那些，特別是含有過渡金屬例如Cu或Fe的分子篩。在分層布置中一種特別優(yōu)選的ASC包含在第二層或上層中的CuCHA。
[0155] 在第一排氣系統(tǒng)實施方案中，該排氣系統(tǒng)包括本發(fā)明的氧化催化劑(優(yōu)選作為DOC)和催化型煙灰過濾器(CSF)。這樣的布置可以稱作DOC/CSF。這種實施方案還涉及該氧化催化劑的用途，其用于與催化型煙灰過濾器相組合來處理壓縮點火發(fā)動機廢氣，優(yōu)選其中該氧化催化劑是或者用作柴油氧化催化劑。該氧化催化劑典型地之后是催化型煙灰過濾器(CSF)(例如是其上游)。因此，例如該氧化催化劑的出口連接到該催化型煙灰過濾器的入口。
[0156] 第一排氣系統(tǒng)實施方案可以進一步包括NOx吸附劑催化劑(NAC)。因此，該實施方案進一步涉及該氧化催化劑的用途，其用于與NOx吸附劑催化劑(NAC)和催化型煙灰過濾器(CSF)相組合，來處理壓縮點火發(fā)動機廢氣，優(yōu)選其中該氧化催化劑是或者用作柴油氧化催化劑。典型地該氧化催化劑之后是NOx吸附劑催化劑(NAC)(例如是其上游)，和該NOx吸附劑催化劑(NAC)之后是該催化型煙灰過濾器(CSF)(例如是其上游)。通常，該氧化催化劑、NOx吸附劑催化劑(NAC)和催化型煙灰過濾器(CSF)串聯(lián)連接。因此，例如該氧化催化劑的出口連接到該NOx吸附劑催化劑(NAC)入口，和該NOx吸附劑催化劑(NAC)的出口連接到該催化型煙灰過濾器(CSF)的入口。這樣的布置可以稱作DOC/NAC/CSF。
[0157] 在第二排氣系統(tǒng)實施方案中，該排氣系統(tǒng)包括柴油氧化催化劑和本發(fā)明的氧化催化劑，優(yōu)選作為催化型煙灰過濾器(CSF)。這個布置還可以稱作DOC/CSF布置。該實施方案進一步涉及該氧化催化劑的用途，其用于與柴油氧化催化劑(DOC)組合來處理壓縮點火發(fā)動機廢氣，優(yōu)選其中該氧化催化劑是或者用作催化型煙灰過濾器。典型地，該柴油氧化催化劑(DOC)之后是本發(fā)明的氧化催化劑(例如是其上游)。因此，該柴油氧化催化劑的出口連接到本發(fā)明的氧化催化劑的入口。
[0158] 第三排氣系統(tǒng)實施方案涉及一種排氣系統(tǒng)，其包含本發(fā)明的氧化催化劑，優(yōu)選作為DOC，催化型煙灰過濾器(CSF)和選擇性催化還原(SCR)催化劑。這樣的布置可以稱作DOC/CSF/SCR，并且用于輕型柴油車輛的優(yōu)選的排氣系統(tǒng)。這種實施方案還涉及該氧化催化劑的用途，其用于與催化型煙灰過濾器(CSF)和選擇性催化還原(SCR)催化劑相組合，來處理壓縮點火發(fā)動機廢氣，優(yōu)選其中該氧化催化劑是或者用作柴油氧化催化劑。該氧化催化劑典型地之后是該催化型煙灰過濾器(CSF)(例如是其上游)。該催化型煙灰過濾器典型地之后是選擇性催化還原(SCR)催化劑(例如是其上游)。含氮還原劑注射器可以布置在該催化型煙灰過濾器(CSF)和選擇性催化還原(SCR)催化劑之間。因此，該催化型煙灰過濾器(CSF)可以之后是含氮還原劑注射器(例如是其上游)，和該含氮還原劑注射器可以之后是選擇性催化還原(SCR)催化劑(例如是其上游)。
[0159] 第四排氣系統(tǒng)實施方案涉及一種排氣系統(tǒng)，其包括柴油氧化催化劑(DOC)，本發(fā)明的氧化催化劑，優(yōu)選作為催化型煙灰過濾器(CSF)，和選擇性催化還原(SCR)催化劑。這也是DOC/CSF/SCR布置。這種實施方案的另一方面涉及該氧化催化劑的用途，其用于與柴油氧化催化劑(DOC)和選擇性催化還原(SCR)催化劑相組合來處理壓縮點火發(fā)動機廢氣，優(yōu)選其中該氧化催化劑是或者用作催化型煙灰過濾器(CSF)。該柴油氧化催化劑(DOC)典型地之后是本發(fā)明的氧化催化劑(例如是其上游)。本發(fā)明的氧化催化劑典型地之后是選擇性催化還原(SCR)催化劑(例如是其上游)。含氮還原劑注射器可以布置在該氧化催化劑和該選擇性催化還原(SCR)催化劑之間。因此，該氧化催化劑可以之后是含氮還原劑注射器(例如是其上游)，和該含氮還原劑注射器可以之后是該選擇性催化還原(SCR)催化劑(例如是其上游)。
[0160] 在第五排氣系統(tǒng)實施方案中，該排氣系統(tǒng)包括本發(fā)明的氧化催化劑，優(yōu)選作為DOC，選擇性催化還原(SCR)催化劑和任一的催化型煙灰過濾器(CSF)或者柴油顆粒過濾器(DPF)。該布置是DOC/SCR/CSF或者DOC/SCR/DPF。這種實施方案還涉及該氧化催化劑的用途，其用于與選擇性催化還原(SCR)催化劑和任一的催化型煙灰過濾器(CSF)或者柴油顆粒過濾器(DPF)相組合來處理壓縮點火發(fā)動機廢氣，優(yōu)選其中該氧化催化劑是或者用作柴油氧化催化劑。
[0161] 在第五排氣系統(tǒng)實施方案中，本發(fā)明的氧化催化劑典型地之后是該選擇性催化還原(SCR)催化劑(例如是其上游)。含氮還原劑注射器可以布置在該氧化催化劑和該選擇性催化還原(SCR)催化劑之間。因此，該氧化催化劑可以之后是含氮還原劑注射器(例如是其上游)，和該含氮還原劑注射器可以之后是該選擇性催化還原(SCR)催化劑(例如是其上游)。該選擇性催化還原(SCR)催化劑之后是該催化型煙灰過濾器(CSF)或者柴油顆粒過濾器(DPF)(例如是其上游)。
[0162] 第六排氣系統(tǒng)實施方案包括本發(fā)明的氧化催化劑，優(yōu)選作為DOC，和選擇性催化還原過濾器(SCRF)催化劑。這樣的布置可以稱作DOC/SCRF。這種實施方案還涉及該氧化催化劑的用途，其用于與選擇性催化還原過濾器(SCRF)催化劑相組合來處理壓縮點火發(fā)動機廢氣，優(yōu)選其中該氧化催化劑是或者用作柴油氧化催化劑。本發(fā)明的氧化催化劑典型地之后是該選擇性催化還原過濾器(SCRF)催化劑(例如是其上游)。含氮還原劑注射器可以布置在該氧化催化劑和該選擇性催化還原過濾器(SCRF)催化劑之間。因此，該氧化催化劑可以之后是含氮還原劑注射器(例如是其上游)，和該含氮還原劑注射器可以之后是該選擇性催化還原過濾器(SCRF)催化劑(例如是其上游)。
[0163] 在第七排氣系統(tǒng)實施方案中，該排氣系統(tǒng)包括NOx吸附劑催化劑(NAC)和本發(fā)明的氧化催化劑，優(yōu)選作為催化型煙灰過濾器(CSF)。這種布置還可以稱作NAC/CSF布置。該實施方案進一步涉及該氧化催化劑的用途，其與NOx吸附劑催化劑(NAC)相組合來處理壓縮點火發(fā)動機廢氣，優(yōu)選其中該氧化催化劑是或者用作催化型煙灰過濾器。典型地，該催化型煙灰過濾器(CSF)在NOx吸附劑催化劑(NAC)下游。因此，NOx吸附劑催化劑(NAC)的出口連接到本發(fā)明的氧化催化劑的入口。
[0164] 第七排氣系統(tǒng)實施方案可以進一步包括選擇性催化還原(SCR)催化劑。因此，該實施方案進一步涉及該氧化催化劑的用途，其與NOx吸附劑催化劑(NAC)和選擇性催化還原(SCR)催化劑相組合來處理壓縮點火發(fā)動機廢氣，優(yōu)選其中該氧化催化劑是或者用作催化型煙灰過濾器(CSF)。典型地NOx吸附劑催化劑(NAC)之后是本發(fā)明的氧化催化劑(例如是其上游)，和本發(fā)明的氧化催化劑之后是選擇性催化還原(SCR)催化劑(例如是其上游)。這樣的布置可以稱作NAC/CSF/SCR。含氮還原劑注射器可以布置在該氧化催化劑和該選擇性催化還原(SCR)催化劑之間。因此，該氧化催化劑可以之后是含氮還原劑注射器(例如是其上游)，和該含氮還原劑注射器可以之后是該選擇性催化還原(SCR)催化劑(例如是其上游)。對于含氮還原劑注射器替代地或者另外地，氨可以原位產(chǎn)生，例如在位于過濾器上游的NAC富集再生過程中產(chǎn)生。
[0165] 在該具有SCR催化劑的第七排氣系統(tǒng)實施方案中，NOx吸附劑催化劑(NAC)，氧化催化劑和選擇性催化還原(SCR)催化劑通常串聯(lián)連接，并且任選的含氮還原劑注射器連接在該氧化催化劑和選擇性催化還原(SCR)催化劑之間。因此，例如該NOx吸附劑催化劑(NAC)的出口連接到該氧化催化劑的入口，和該氧化催化劑的出口連接到該選擇性催化還原(SCR)催化劑的入口。
[0166] 在上述第一到第七所含的任一含有SCR催化劑(包括SCRF催化劑)的排氣系統(tǒng)實施方案中，ASC催化劑可以位于SCR催化劑或者SCRF催化劑(例如作為分別的基底整料)的下游，或者更優(yōu)選下游的區(qū)域，或者包含SCR催化劑的基底整料的尾端可以用作ASC的載體。
[0167] 本發(fā)明第二方面涉及一種車輛，其包括壓縮點火發(fā)動機和用于該壓縮點火發(fā)動機的排氣系統(tǒng)。
[0168] 本發(fā)明還提供一種壓縮點火發(fā)動機，其包括本發(fā)明的排氣系統(tǒng)。
[0169] 該壓縮點火發(fā)動機可以是均質(zhì)充量壓縮點火(HCCI)發(fā)動機或預(yù)混料壓縮點火發(fā)動機(PCCI)(參見Diesel Net Technology Guide“Engine Design for Low Emissions”，修訂版2010.12a)或者更常規(guī)的端口燃料噴射類型壓縮點火發(fā)動機。
[0170] 通常，該壓縮點火發(fā)動機是柴油發(fā)動機。
[0171] 該車輛可以是輕型柴油車輛(LDV)，例如在美國或者歐洲法律中所定義的。一種柴油車輛典型的重量<2840kg，更優(yōu)選重量<2610kg。
[0172] 在美國，輕型柴油車輛(LDV)指的是毛重≤8500磅(US lbs)的柴油車輛。在歐洲，術(shù)語輕型柴油車輛(LDV)指的是(i)客車，其包括除了駕駛員座位之外不多于8個座，并且最大質(zhì)量不超過5噸，和(ii)載貨車輛，最大質(zhì)量不超過12噸。
[0173] 可選地，該車輛可以重型柴油車輛(HDV)，例如毛重>8500磅(US lbs)的柴油車輛，如美國法律所定義的。
[0174] 本發(fā)明的第四方面涉及一種處理壓縮點火發(fā)動機廢氣的方法，該方法包括將廢氣與氧化催化劑接觸，其中該氧化催化劑包含：選自鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分及其組合的鉑族金屬(PGM)組分；堿土金屬組分；包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁的載體材料；和基底，其中該鉑族金屬(PGM)組分、堿土金屬組分和載體材料位于該基底上。
[0175] 典型地，該方法包括將直接來自壓縮點火發(fā)動機的廢氣與該氧化催化劑接觸。因此，優(yōu)選在該廢氣與該氧化催化劑接觸之前，另外的烴(HC)通常不注入到該廢氣中。典型地在該廢氣與該氧化催化劑接觸之前，廢氣中烴的量優(yōu)選小于1,000ppm體積，當(dāng)轉(zhuǎn)化成甲烷時，更優(yōu)選小于950ppm體積，仍然更優(yōu)選小于750ppm。
[0176] 本發(fā)明的第五方面涉及一種制備該氧化催化劑的方法。本發(fā)明還涉及通過所述方法獲得的或者可獲得的氧化催化劑。該方法包括將鉑族金屬(PGM)組分、堿土金屬組分和載體材料置于基底上，其中該鉑族金屬(PGM)組分選自鉑(Pt)組分、鈀(Pd)組分及其組合，和該載體材料包含摻入了雜原子組分的改性氧化鋁。
[0177] 該催化劑的各層/區(qū)可以通過將活化涂層涂料施涂到基底上，而在該基底上形成。通常，各活化涂層涂料是含水分散體，其包含構(gòu)成催化劑相關(guān)層的各組分。構(gòu)成活化涂層涂料的組分可以預(yù)先形成。
[0178] 典型地，將鉑族金屬(PGM)組分、堿土金屬組分和載體材料置于基底上的步驟包括了將活化涂層涂料施涂到該基底上，以形成涂覆的基底。當(dāng)該氧化催化劑包含多個層時，則該方法包括將多個活化涂層涂料施涂到基底上，以形成多個層。在施涂了各活化涂層涂料之后，或者在施涂了多個活化涂層涂料之后，通常在400-800℃，優(yōu)選450-600℃的溫度在該涂覆基底上進行煅燒步驟。
[0179] 對于包含兩層的氧化催化劑來說，將鉑族金屬(PGM)組分、堿土金屬組分和載體材料置于基底上的步驟包括將第一活化涂層涂料施涂到基底上以形成第一層，然后將第二活化涂層涂料施涂到該基底上以形成第二層。在施涂至少第一活化涂層涂料之后，優(yōu)選在施涂第一活化涂層涂料和第二活化涂層涂料之后，獲得涂覆的基底。該方法因此包括典型地在400-800℃，優(yōu)選450-600℃的溫度進行煅燒涂覆基底的步驟。第一和第二涂層分別形成催化劑的第一和第二層。
[0180] 典型地，各活化涂層涂料可以獨立地包含鉑族金屬(PGM)鹽、載體材料和任選的堿土金屬鹽的含水分散體。在煅燒期間，該鉑族金屬(PGM)鹽形成鉑族金屬(PGM)組分，和該堿土金屬鹽形成堿土金屬組分。
[0181] 合適的鉑族金屬(PGM)鹽是本領(lǐng)域公知的，并且包括例如硝酸鉑和硝酸鈀。合適的堿土金屬鹽的例子包括堿土金屬硝酸鹽和堿土金屬乙酸鹽。所用的各鹽的量和特性由打算形成的層期望的組成決定。
[0182] 該載體材料選自上述的第二載體材料，包含改性氧化鋁的載體材料及其組合。優(yōu)選該載體材料是該包含改性氧化鋁的載體材料。
[0183] 各活化涂層涂料可以任選地進一步包含烴金屬鹽和/或儲氧材料和/或烴吸附劑。優(yōu)選至少一個或者每個活化涂層涂料進一步包含烴吸附劑。
[0184] 制備該氧化催化劑的方法的第一實施方案包括：將活化涂層涂料施涂到基底來形成涂覆的基底，其中該活化涂層涂料包含鉑族金屬(PGM)鹽、堿土金屬鹽、包含改性氧化鋁的載體材料和任選的烴吸附劑和/或儲氧材料和/或烴金屬鹽；和在400-800℃，優(yōu)選450-600℃的溫度煅燒該涂覆的基底。
[0185] 制備該氧化催化劑的方法的第一實施方案包括：將第一活化涂層涂料施涂到基底上以形成第一涂層；將第二活化涂層涂料施涂到該基底上；和在施涂第一涂層和/或第二涂層之后，在400-800℃，優(yōu)選450-600℃的溫度煅燒該基底。
[0186] 典型地，第一活化涂層涂料包含鉑族金屬(PGM)鹽、堿土金屬鹽、載體材料和任選的烴吸附劑和/或儲氧材料和/或烴金屬鹽和/或第二存儲材料。選擇第一活化涂層涂料的組成，以形成上述的第一層。第二活化涂層涂料包含鉑族金屬(PGM)鹽、堿土金屬鹽、載體材料和任選的烴吸附劑和/或儲氧材料和/或烴金屬鹽和/或第二存儲材料。選擇第二活化涂層涂料的組成，以形成上述第二層。
[0187] 存在著幾種制備活化涂層涂料的方法，并且通常，所用的方法由打算形成的催化劑層決定。
[0188] 一種制備活化涂層涂料，優(yōu)選第一活化涂層涂料和/或第二活化涂層涂料的方法是將鉑族金屬(PGM)鹽、堿土金屬鹽、載體材料和任選的烴吸附劑和/或儲氧材料和/或烴金屬鹽和/或第二存儲材料分散在水溶液中。
[0189] 另一制備活化涂層涂料，優(yōu)選第一活化涂層涂料和/或第二活化涂層涂料的方法是將該載體材料用堿土金屬鹽或者堿土金屬組分浸漬，以形成浸漬的載體材料，然后將該浸漬的載體材料、鉑族金屬(PGM)鹽和任選的烴吸附劑和/或儲氧材料和/或烴金屬鹽和/或第二存儲材料分散在水溶液中。浸漬該載體材料的步驟可以包括(a)將堿土金屬鹽或堿土金屬組分噴霧干燥到載體材料上，或者(b)將堿土金屬鹽溶解在水溶液中，然后添加載體材料以形成包含該載體材料和堿土金屬鹽的溶液。在步驟(b)中添加載體材料之后，攪拌該包含載體材料和堿土金屬鹽的溶液，并且優(yōu)選將該溶液的pH調(diào)整以沉淀堿土金屬鹽或者組分。
[0190] 制備活化涂層涂料，優(yōu)選第一活化涂層涂料和/或第二活化涂層涂料的另一方式是將該載體材料用鉑族金屬(PGM)鹽浸漬，以形成PGM浸漬的載體材料，然后將該PGM浸漬的載體材料、堿土金屬鹽和任選的烴吸附劑和/或儲氧材料和/或烴金屬鹽和/或第二存儲材料分散到水溶液中。用PGM浸漬氧化鋁載體材料的方法是本領(lǐng)域公知的。
[0191] 定義
[0192] 為了避免疑義，術(shù)語“摻入了雜原子組分的改性氧化鋁”不包括“純”氧化鋁(即純度≥99.9％的氧化鋁)，氧化鋁和該雜原子組分的混合物，例如二氧化硅和氧化鋁，或者沸石的混合物。在“摻入了雜原子組分的改性氧化鋁”的上下文中，重量％單位的任何量指的是雜原子組分的量，無論是元素、離子還是化合物，其存在于氧化鋁的主晶格中，并且其余部分基本上由氧化鋁組成。
[0193] 術(shù)語“用雜原子組分摻雜的氧化鋁”通常指的是這樣的材料，其包含氧化鋁主晶格，并且其用雜原子組分代替摻雜或者空隙摻雜。在一些情況中，少量的該雜原子組分可以存在于(即作為摻雜劑)氧化鋁表面上。但是，大部分摻雜劑通常將存在于氧化鋁主晶格體上。用雜原子組分摻雜的氧化鋁通常是市售的，或者可以通過本領(lǐng)域公知的常規(guī)方法或者使用US5,045,519所述的方法來制備。
[0194] 作為此處使用的，術(shù)語“堿土金屬組分”通常指的是來自周期表第2族的元素或離子，包含來自周期表第2族的元素或離子的化合物，或者包含周期表第2族元素的金屬合金，除非另有規(guī)定。術(shù)語“堿土金屬組分”典型地不包含或者包括“摻入了雜原子組分的改性氧化鋁”?！皦A土金屬組分”不是此處所述的“用雜原子組分摻雜的氧化鋁”或者“堿土金屬鋁酸鹽”。
[0195] 通常，該“堿土金屬組分”是(i)包含堿土金屬的化合物，和/或(ii)包含堿土金屬的金屬合金。在包含堿土金屬的化合物中，該堿土金屬典型地作為陽離子存在。該化合物可以例如是堿土金屬氧化物、堿土金屬硝酸鹽、堿土金屬碳酸鹽或者堿土金屬氫氧化物。在該金屬合金中，該堿土金屬典型地作為單質(zhì)形式存在(即作為金屬)。該堿土金屬組分優(yōu)選是包含堿土金屬的化合物，更優(yōu)選是包含單個堿土金屬的化合物。
[0196] 作為此處使用的，術(shù)語“鉑族金屬(PGM)”通常指的是鉑或者鈀，除非另有規(guī)定。為了避免疑義，這個術(shù)語通常不包括銠。
[0197] 作為此處使用的，術(shù)語“鉑族金屬(PGM)組分”指的是包含鉑族金屬(PGM)的任何2+
部分，例如元素PGM(例如PGM金屬)、PGM離子(例如陽離子，例如Pt )、包含PGM的化合物(例如PGM鹽或者PGM的氧化物)或者包含PGM的合金(例如鉑-鈀合金)。作為此處使用的，術(shù)語“鉑(Pt)組分”指的是包含鉑的任何部分，例如元素鉑(例如鉑金屬)、鉑離子
2+
(例如陽離子，例如Pt )、鉑的化合物(例如鉑鹽或者鉑的氧化物)或者包含鉑的合金(例如鉑-鈀合金)。作為此處使用的，術(shù)語“鈀(Pd)組分”指的是包含鈀的任何部分，例如元
2+
素鈀(例如鈀金屬)、鈀離子(例如陽離子，例如Pd )、鈀的化合物(例如鈀鹽或者鈀的氧化物)或者包含鈀的合金(例如鉑-鈀合金)。
[0198] “鉑(Pt)組分”典型地是鉑金屬或者包含鉑的合金，特別是鉑-鈀合金。優(yōu)選“鉑(Pt)組分”是鉑金屬。
[0199] 該“鈀(Pd)組分”典型地是鈀金屬、氧化鈀或者包含鈀的合金，特別是鉑-鈀合金。優(yōu)選該“鈀(Pd)組分”是鈀金屬。
[0200] 作為此處使用的，術(shù)語“貴金屬組分”指的是包含貴金屬的任何部分，例如單質(zhì)形式的貴金屬、貴金屬離子、貴金屬化合物或者包含貴金屬的合金(例如貴金屬-鉑合金或者貴金屬-鈀合金)。優(yōu)選該“貴金屬組分”是貴金屬本身(即單質(zhì)形式)或者包含該貴金屬的合金。更優(yōu)選該“貴金屬組分”是貴金屬本身(即單質(zhì)形式)。
[0201] 作為此處使用的，任何提及“鉑族金屬(PGM)組分”、“鉑(Pt)組分”、“鈀(Pd)組分”、“堿土金屬組分”或者“貴金屬組分”的量通常指的是所存在的PGM、鉑、鈀、堿土金屬或者貴金屬各自的量。因此，例如如果“鉑族金屬(PGM)組分”、“鉑(Pt)組分”、“鈀(Pd)組分”、“堿土金屬組分”或者“貴金屬組分”是分別包含PGM、鉑、鈀、堿土金屬或者貴金屬的化合物，則所述的量僅指的是所述的金屬存在的總量，并且不包括該化合物的其他組分。
[0202] 以g ft-3或者g in-3為單位給出的量通常涉及到所用基底的體積。
[0203] 任何以重量％提及的材料的量，例如堿土金屬組分的量，典型地指的是包含該材料的層/區(qū)(例如活化涂層)的整體重量的百分比。
[0204] 作為此處使用的，術(shù)語“基本上覆蓋”指的是第一層的表面積被第二層至少90％覆蓋，優(yōu)選至少95％覆蓋，更優(yōu)選至少99％覆蓋。
[0205] 作為此處使用的，術(shù)語“基本均勻的長度”指的是層的長度相對于該層長度的平均值偏離不大于10％，優(yōu)選偏離不大于5％，更優(yōu)選偏離不大于1％。
[0206] 作為此處使用的，表述“基本上組成為”限定了特征的范圍包括所規(guī)定的材料或者步驟，以及不對該特征的基本特性產(chǎn)生實質(zhì)性影響的任何其他材料或者步驟，例如少量雜質(zhì)。表述“基本上組成為”包括了表述“組成為”。
[0207] 作為此處使用的，術(shù)語“區(qū)域”指的是活化涂層區(qū)或者層，其的長度小于基底總長度。通常，該“區(qū)域”具有基本均勻的長度。該術(shù)語通常指的是在同一基底上并排布置的兩種或更多種活化涂層區(qū)域或者層。
[0208] 實施例
[0209] 本發(fā)明現(xiàn)在將通過以下的非限定性實施例來說明。
[0210] 實施例1
[0211] 制備性方法
[0212] 如下制備了這樣的樣品，其含有堿土金屬組分和作為載體材料的雜原子組分摻雜的氧化鋁。
[0213] 將用二氧化硅摻雜的氧化鋁粉末在水中制漿，并且研磨到d90<20微米。將醋酸鋇加入該漿料，隨后加入適量可溶性鉑和鈀鹽。該漿料然后攪拌到均勻。使用公知的涂覆技術(shù)將所形成的活化涂料施涂到具有400個孔/平方英寸的堇青石流通式整料。將該部件干燥和在500℃煅燒。
[0214] 出于對比的目的，還制備了含有作為載體材料的用雜原子組分摻雜的氧化鋁，但是沒有堿土金屬組分的樣品。使用上面的方法來制備該樣品，除了取消添加醋酸鋇的步驟之外。
[0215] 作為進一步的比較，如下來制備了這樣的樣品，其含有作為載體材料的常規(guī)的氧化鋁，并且具有和不具有堿土金屬組分。
[0216] 將氧化鋁粉末在水中制漿，并且研磨到d90<20微米。將醋酸鋇加入該漿料，隨后加入適量可溶性鉑和鈀鹽。該漿料然后攪拌到均勻。使用公知的涂覆技術(shù)將所形成的活化涂料施涂到具有400個孔/平方英寸的堇青石流通式整料。將該部件干燥和在500℃煅燒。
[0217] 通過取消醋酸鋇添加步驟，制備了沒有堿土金屬組分的類似的氧化鋁樣品。
[0218] 該配方包含總負載量50g ft-3的鉑族金屬。含有鋇的樣品使用負載量150g ft-3來制備。將用5％二氧化硅摻雜的氧化鋁用作所述的改性氧化鋁。
[0219] CO T50的測量
[0220] 催化活性使用合成氣工作臺活性測試(SCAT)來測定。待測試的部件首先使用取芯鉆來取芯，并且在750℃的爐子中使用水熱條件(10％水)老化5小時。該老化的芯在模擬的催化劑活性測試(SCAT)氣體設(shè)備中，使用表1的入口氣體混合物來測試。在每種情況中，補足氣體是氮氣。
[0221] 表1
[0222]CO 1500ppm
HC(作為C1) 430ppm
NO 100ppm
CO2 4％
H2O 4％
O2 14％
空速 55000/h
[0223] 結(jié)果
[0224] 測量結(jié)果顯示在圖1中。圖1顯示了本發(fā)明催化劑改進的活性，其包含改性氧化鋁和鋇二者，負載量是150g ft-3。本發(fā)明的催化劑具有相比于不含鋇的對比催化劑更低的CO T50點火溫度。這在Pt:Pd質(zhì)量比為1:2-2:1時更明顯。含有作為載體材料的常規(guī)的氧化鋁和鋇的催化劑沒有表現(xiàn)出相比于含有常規(guī)氧化鋁和不含鋇的對比催化劑改進的CO T50點火溫度。
[0225] 實施例2
[0226] 含有用5％二氧化硅摻雜的氧化鋁，Pt:Pd質(zhì)量比是1:1，總PGM負載量是50g ft-3和不同量的鋇的樣品使用上述方法來制備。還使用與上述相同的程序來測量了CO T50點火溫度。
[0227] 結(jié)果
[0228] CO“點火”測量的結(jié)果顯示在下表2中。
[0229] 表2
[0230]樣品序號 Ba的量(g ft-3) CO T50(℃)
2-1 0 186
2-2 150 170
2-3 300 166
[0231] 實施例3
[0232] 制備性方法
[0233] 將用二氧化硅摻雜的氧化鋁粉末在水中制漿，并且研磨到d90<20微米。將醋酸鍶-3加入該漿料，隨后加入適量可溶性鉑和鈀鹽。Pt:Pd質(zhì)量比是1:1，總PGM負載量是50g ft 。
該漿料然后攪拌到均勻。使用公知的涂覆技術(shù)將所形成的活化涂料施涂到具有400個孔/平方英寸的堇青石流通式整料。將該部件干燥和在500℃煅燒。還使用與上述相同的程序來測量了CO T50點火溫度。
[0234] 結(jié)果
[0235] CO“點火”測量的結(jié)果顯示在下表3中。
[0236] 表3
[0237]
[0238] 含有鍶的催化劑表現(xiàn)出相比于沒有鍶的對比催化劑更低的CO T50點火溫度(參見表2中的樣品2-1)。樣品3-1和3-2表現(xiàn)出使用用兩種不同的雜原子摻雜的氧化鋁實現(xiàn)了CO T50點火溫度的降低。載體A1是用5％二氧化硅摻雜的氧化鋁，和載體A2是用10％二氧化硅摻雜的氧化鋁。
[0239] 實施例4
[0240] 制備性方法
[0241] 將用鎂摻雜的氧化鋁粉末在水中制漿，并且研磨到d90<20微米。將醋酸鋇加入該-3漿料，隨后加入適量可溶性鉑和鈀鹽。Pt:Pd質(zhì)量比是2:1，總PGM負載量是50g ft 。該漿料然后攪拌到均勻。使用公知的涂覆技術(shù)將所形成的活化涂料施涂到具有400個孔/平方英寸的堇青石流通式整料。將該部件干燥和在500℃煅燒。
[0242] 出于對比的目的，以相同方式制備了含有作為載體材料的用鎂摻雜的氧化鋁，但是沒有堿土金屬的催化劑，除了取消醋酸鋇添加步驟之外。
[0243] 還使用上述程序來測量了CO T50點火溫度。
[0244] 結(jié)果
[0245] CO“點火”測量的結(jié)果顯示在下表4。
[0246] 表4
[0247]樣品序號 Ba的量(g ft-3) 載體 CO T50(℃)
4-1 0 A1 177
4-2 130 A1 170
4-3 0 A3 193
4-4 130 A3 174
[0248] A3＝具有20重量％鎂的鋁酸鎂。
[0249] 與沒有鋇而制備的那些樣品相比，當(dāng)鋇包括在配方中時，含有包含鋁酸鎂的載體材料的樣品表現(xiàn)出較低的CO T50點火溫度。該點火溫度降低了19℃。
[0250] 實施例5
[0251] 制備性方法
[0252] 催化劑(5-1)經(jīng)由醋酸鋇溶液在用二氧化硅摻雜的氧化鋁載體上的初始潤濕浸漬來制備。將該材料在105℃干燥。然后通過初始潤濕浸漬加入鉑和鈀鹽的第二溶液。所形成的材料在105℃干燥，然后在500℃煅燒。最終組成是0.65wt％的Pt、0.35wt％的Pd和10wt％的Ba。
[0253] 對比催化劑(5-2)使用相同方法制備，但是沒有在用二氧化硅摻雜的氧化鋁載體上浸漬醋酸鋇。最終組成是0.65wt％的Pt和0.35wt％的Pd。
[0254] 當(dāng)該催化劑是新制備的(例如“新鮮的”催化劑)和各催化劑在750℃水熱老化48小時后(例如“老化的”催化劑)，測試了各催化劑相對于溫度的％NO氧化活性。該測試氣體混合物在表5中給出。在每種情況中，補足氣體是氮氣。
[0255] 表5
[0256]CO 1500ppm
HC(作為C1) 783ppm
NO 100ppm
CO2 5％
H2O 5％
O2 14％
[0257] 結(jié)果
[0258] 各催化劑的“新鮮的”和“老化的”形式的活性之間的差值結(jié)果顯示在下表6中。
[0259] 表6
[0260]
[0261] 表6的結(jié)果表明催化劑5-1在“新鮮的”和“老化”之間的％NO氧化性能差值小于催化劑5-2。該差值對于其中存在著下游排放控制裝置，特別是SCR或者SCRF催化劑的排氣系統(tǒng)是重要的，因為這種下游排放控制裝置的活性會受到廢氣的NOx含量，特別是NO:NO2之比的影響。
[0262] 為了避免任何疑義，此處所引用的任何和全部文獻的整體內(nèi)容引入本申請用于參考。
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